橡膠墊層間隔震結構設計參數研究★

劉 石

(吉林建筑大學土木學院，吉林 長春 130000)

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橡膠墊層間隔震結構設計參數研究★

劉 石

(吉林建筑大學土木學院，吉林 長春 130000)

采用雙線型模型，由彎矩轉角關系判別狀態剛度的方法，分析了隔震結構設計中橡膠墊的彈性模量與厚度變化情況下的隔震效果，旨在確定出層間隔震的設計參數，為層間隔震的合理應用提供理論參考。

層間隔震結構，夾層橡膠墊，設計參數，隔震效果

0 引言

層間隔震結構是在基礎隔震結構的工程實踐中發展起來的一種新型隔震結構形式，即在建筑物中布置隔離層，來降低上部結構受到的影響。當結構上下剛度有突變的時候，例如大底盤高層建筑，將隔震支座設置于剛度突變處，減震效果優于基礎隔震。利用此原理考慮在側向剛度突變處設置夾層橡膠墊隔震結構，隔震力學模型與設計參數對隔震起至關重要的作用。

1 橡膠墊隔震結構力學模型

利用層間剪切模型，將夾層橡膠隔震結構單獨作為一層，其運動微分方程見式(1)：

(1)

其中，

其中，F0=0;阻尼矩陣[C]=α[M]+β[K]。

如圖1所示，采用7個和5個特征點的三線型和二線退化恢復力模型，由彎矩和彎矩增量的變化確定單元所處的狀態。

2 夾層橡膠墊的水平及垂直剛度系數

夾層橡膠墊的水平剛度系數KH受彎曲變形影響時：

(2)

當S1≥15，S2=3～5，式(2)近似簡化為：

(3)

其中，D，G，S1，S2分別為夾層橡膠墊的直徑、剪切彈性模量、第一和第二形狀系數。

豎向剛度系數KV表示為：

(4)

其中，Ecv為夾層橡膠墊修正壓縮彈性模量。

3 夾層橡膠墊隔震效果分析

如圖2所示的Ⅲ類場地土的框架結構，結構層數為8層，抗震設防烈度為8度。當隔震層橡膠墊的彈性模量變化時，其樓層位

移及剪力變化見圖3，當隔震層橡膠墊的厚度變化時，其位移及剪力變化見圖4。

1)對比于傳統的基礎抗震，層間位移隨層數增加逐漸加大的情況不同，隔震橡膠墊結構使各層位移相似，變化不明顯。層間剪力明顯減小。

2)采用隔震體系時，夾層橡膠墊的彈性模量的變化對層間位移影響較大，當其不大于3.5 MPa時隔層之上的結構接近剛性體。層間剪力隨其的增加是遞減的，遞減幅度在彈性模量3 MPa～6 MPa時區別不大。

3)采用隔震體系時，夾層橡膠墊厚度在100 mm以上時對層間位移遞減影響有限，在500 mm以下時對層間剪力遞減影響較小，其遞減幅度變化不大，因此無需將隔震層厚度設計的過大，30 mm～90 mm之間為宜。

4 結語

1)為更好研究夾層橡膠隔震結構的作用，結構分析中，要選用合適的理論構造力學模型，要考慮扭轉引起的翹曲應力。2)橡膠墊隔震裝置的隔震效果與其材料彈性模量和厚度有一定關系，本文根據分析結果給出參考范圍。設計參數種類較多，重要程度不一，需結合試驗做更進一步的分析和研究。

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[2] 翁大根，張瑞甫，張世明，等.基于性能和需求的消能減震設計方法在震后框架結構加固中的應用[J].建筑結構學報,2010(S2):66-75.

[3] 包立剛.高層框架層間隔震結構抗震性能分析[D].天津：天津大學,2012:60-64.

[4] 王蓉蓉.高層建筑大底盤框架結構的隔震研究[D].成都：西南交通大學，2013.

Study on design parameters of seismic isolation structure of rubber★

Liu Shi

(CivilCollege,JilinJianzhuUniversity,Changchun130000,China)

By using bilinear model, the elastic modulus and the isolation effect of the rubber cushion in the isolation structure design are analyzed by the relationship between bending moment and moment. The purpose of this paper is to analyze the design parameters of interlayer seismic isolation and provide a theoretical reference for reasonable application of seismic isolation.

interlayer isolation structure, sandwich rubber mat, design parameters, isolation effect

1009-6825(2016)32-0058-02

2016-09-05

劉 石(1980- )，女，博士，講師

TU352.1

A

★:橋梁橡膠隔振分析及設計研究(項目編號：861093)；吉林省科技創新人才培養計劃(項目編號：20160520179JH)