不同烈度地震作用下铅芯橡胶隔震房屋模型振动台试验研究_金章才

合集下载

基于概率地震需求分析的铅芯橡胶支座抗震性能研究

ｏｆＬＲＢｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈａｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｓｅｉｓｍｉｃｄｅｍａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ（ＰＳＤＡ）
ａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｘｃｅｅｄｉｎｇｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｓｏｌａｔｅｄｂｒｉｄｇｅｅｎｃｏｕｎｔｅｒｉｎｇａｃｅｔａｒｉｎｓｐｅｃｔｒａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｎｏｎ — ｉｓｏｌａｔｅｄｂｉｄｒｇｅ，ＳＯｕｓｉｎｇＬＲＢｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｂｒｉｄｇｅ ’ Ｓｈａｚａｒｄｌｅｖｅ１．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｓｅｉｓｍｉｃｄｅｍａｎｄｈａｚａｒｄａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔＬＲＢｃａｎｇｒｅａｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｂｉｄｒｇｅ ’ Ｓａｎｎｕａｌｅｘｃｅｅｄｉｎｇｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｗｈｅｎｔｈｅｐｉｅｒｂｏｔｔｏｍｒｅｃｈｅｓｙｉｅｌｄｗｉｔｈｔｈｅｓｉｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈｅｒｅ．Ｉｔｗａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｓｅｉｓｍｉｃｄｅｍａｎｄ

基于结构模型振动台试验的隔震效应分析的开题报告

基于结构模型振动台试验的隔震效应分析的开题报告一、选题背景地震是一种具有严重威力的自然灾害，对建筑物、桥梁、船舶等设施造成的破坏极为严重。

因此，在地震频繁的地区，隔震是一种有效的防护措施，能够显著减少建筑物在地震中受到的破坏。

然而，隔震系统的复杂性和成本却使得其难以在实际工程应用中得到有效推广和使用。

因此，需要对隔震系统进行深入研究，以增加其在地震防护中的可靠性和合理性。

二、研究目的本次研究旨在借助结构模型振动台试验技术，对隔震系统的效应进行模拟和分析。

通过振动台试验，可以模拟地震作用下建筑结构的响应，并测量并分析隔震措施对结构的控制效果。

此外，通过试验得到的数据还可以用于验证数值模拟和理论分析的准确性和有效性，为进一步的研究提供支持和依据。

三、研究内容本次研究将通过以下几个方面对结构模型振动台试验中的隔震效应进行分析：1. 振动台试验中隔震系统的建模和设计，包括隔震支座、隔震层、耗能材料等方面的设计和选择。

2. 振动台试验前的预备工作，包括试验台和试验设备的校核和调试，试件的制备和安装等方面的工作。

3. 振动台试验中的测量和数据采集，包括结构位移、加速度、应变等数据的采集和处理，以及相应的数据分析和结果说明。

4. 对试验结果的分析和总结，包括隔震措施的有效性和可行性、试验数据的精度和正确性、试验结果与数值模拟或理论分析的比较等方面的分析和总结。

四、预期成果本次研究的预期成果包括：1. 对结构模型振动台试验中隔震效应的控制作用进行详细的测量和分析，得到各种隔震措施对建筑结构动力特性的调整效果。

2. 通过试验数据和分析结果，验证数值模拟和理论分析的准确性和有效性，为进一步的研究提供支持和依据。

3. 提出对隔震系统的改进和优化建议，为实际生产中的应用提供指导和帮助。

五、研究方法本研究采用结构模型振动台试验技术，通过振动台模拟地震作用，测量和分析隔震措施对建筑结构的影响。

具体方法包括：1. 振动台试验中的隔震系统建模和设计：根据实际工程需求，对试验中的隔震支座、隔震层、耗能材料等进行详细的设计和选择。

铅心型橡胶基础隔震结构的竖向地震反应分析与研究

３０×１Ｎｍ密度为２７０ｋ／１。地震作用设防烈度为．０／，０ｇ１３
地震名称
迁安
ＴａｆｆＥｎｍＩＥｅｔ
地震时间
１７．．９６９９
】５．．１９２６２ｌ４．．８９０３１
（ｍ】）ｆ）度（％ｋ（Ｎ比ｋ／（ｔ）３Ｉ］ｌ（Ｎ）ｋｍｍ１／ｍ）ｍ，（）％
［］＋［］＋［ｊＺ）ｚＣｚ｛＝一［］一＜）式中：Ｚ、Ｚ、Ｚ分别为各质点的竖向加速度、度和位移速向量；［Ｍ］、［Ｃ、］别为质量矩阵、尼矩阵和刚度］［分阻矩阵；为竖向地震加速度向量，用数值积分Ｎｗａｋ１ｚ采ｅｍｒ２３方法进行迭代求解。
对地震波的加速度峰值进行相应的调整，Ｔ程输入的地震本加速度时程曲线的持续时间都取为７ｓ。本１程只考虑竖向地震的作用，就是只是输入竖向地震波，别考虑各地震也分
● 。
【文献标识码】Ａ
向的地震减震问题，这方面周内外的研究和应用都比较多，
并且有实际～程经受了地震考验，现冉良好隔离地震水平表作用的效果。但是随着研究的深入，现隔震层不能够提供发
的反应。
６￣）ｌ０

不同高宽比基础隔震高层结构振动台试验研究及对比分析

振
第３４卷第１６期
动
与
冲
击
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．１６２０１５
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ
不同高宽比基础隔震高层结构振动台试验研究及对比分析
王栋，吕西林，刘中坡
２０００９２）
关键词：基础隔震高层结构；高宽比；加速度响应；整体稳定性；数值模拟
中图分类号：ＴＵ３５２．１文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊＶＳ．２０１５．１６．０１９
（同济大学土木工程学院，上海
摘要：为研究基础隔震高层结构的动力特性及地震响应规律，进行不同高宽比基础隔震高层结构在不同地震水
准、不同地震激励下的模拟振动台试验，并与非隔震结构对比。模型采用缩尺７层钢框架结构，隔震支座用６件铅芯叠层橡胶支座，通过移动支座位置实现不同隔震高宽比。结果表明，高宽比为３、５、７基础隔震结构较非隔震结构自振周期从０．２６７ｓ分别延长至０．５４９ｓ、０．７１９ｓ、０．８００ｓ，设防地震作用下结构顶层最大加速度响应从０．６１ｇ减小至０．１５ｇ，０．１６ｇ、
Ｓｈａｋｉｎｇｔａｂｌｅｔｅｓｔａｎｄｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｂａｓｅ — ｉｓｏｌａｔｅｄ

铅芯橡胶支座在高烈度地区桥梁减隔震中的应用

科技・探索・争鸣
表２横桥向墩桩最不利截面剪力
桥墩
位置
１２
— —
Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆技Ｔｅｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ界Ｖｉｓｉｏｎ
论是横桥向还是顺桥向工况二都要比工况一小很多．３个桥墩的支座位移情况均相似．其中顺桥向方面工况二的减小系数为Ｏ．２６。而横桥向的减小系数为０．７５．远大于顺桥向数据表明桥梁设置铅芯橡胶支座后对地震作用下桥梁横向位移有更大的约束作用。虽然适当的梁端位移可以耗能以减小地震作用影响．但梁端位移过大可能导致相邻梁体碰撞甚至引发落梁现象．这是非常危险的。故应避免梁端位移过大。
４桥梁支座位移
２种工况下桥梁支座位移对比如下表．由表格可以清楚的看到不
［责任编辑：丁艳］
（上接第１３６页）或气概豪迈时的反应。如下例：（１２）当我看到恐怖电影时．吓得头发都竖起来了。（１３）荆轲西刺秦王，高渐离、宋意为击筑而歌于易水之上，闻者嗔目裂眦，发植穿冠。（《淮南子・泰族训》）（１４）公雄心烈眦，壮发冲冠．按东海之金刀．飞北斗之石箭。（唐．杨炯《遂州长江县先圣孔子庙堂碑》）在上例中．例（１２）用了“ 竖” 来描述头发在人极度恐惧下的动作．很好的隐喻了当时人们恐怖之极的复杂心情；同样，例（１３）中的“ 发植穿冠 ” 、通过隐喻生动地刻画了人们极度愤怒的心情；而例（１４）的“ 壮发冲冠 ” 也是运用隐喻形象地形容了人们当时雄伟豪迈的气概３）以头发的变化隐喻爱情如著名的香港女歌手梁咏琪《短发》中的歌词 “ 我已剪短我的发，剪断了牵挂，剪一地不被爱的分岔” 。在该歌词中，把头发剪短被用来隐喻感情的变故．以形象地刻画出剪发人当时的心理挣扎和折磨．但同时又表达出了剪发人渴望走过情感低谷．开始新的生活的心情因此，头发有时可用来隐喻坚贞不渝的爱情．如西汉苏武的《留别妻》中描写的一样： “ 结发为夫妻．恩爱两不疑” 。“ 结发 ” 来自于中国古人的婚俗，其象征意义就是夫妻和睦，永结同心。 “ 结发” 的具体操作方式历代不同。先秦、秦汉时的“ 结发” ，就是新郎亲手解去新娘在娘家时所结的许婚之缨，即系头发的彩带，重新梳理头发后再为之系上。隋唐以后的“ 结发” ，是男女双方各剪下少许头发．挽成“ 合髻 ” ．一般都是马上交给新娘保存起来。又如唐代女诗人晁采的《子夜歌》所述： “ 依既剪云鬟，郎亦分丝发。觅问无人处，绾作同心结。” 也正是这一做法的描述。世人常用“ 结发” 、 “ 合髻 ” 隐喻夫妻的结合．甚至特别用来隐喻“ 原配” （亦称“ 元配” ）夫妇，表示夫妻间互敬互爱的意义重大。

采用铅芯橡胶隔震支座的连续梁桥隔震性能分析

2019.10科学技术创新-135-采用铅芯橡胶隔震支座的连续梁桥隔震性能分析何宇森杨潇李景宝(华北水利水电大学，河南郑州450045)摘要:以某联连续梁桥为例，基于Midas Civil软件建立了连续桥梁的三维有限元分析模型，并运用时程分析方法分别对采用隔震支座和盆式橡胶支座的桥梁结构的地震反应进行对比分析。

研究结果表明：采用铅芯橡胶支座可以延长城市高架桥梁在地震作用下的自振周期，有效降低桥梁制动墩的地震作用效应，可使各桥墩的内力和位移分布更为均匀。

关键词:铅芯橡胶支座;连续梁桥；时程分析中图分类号:TU352.1文献标识码：A我国是个地震多发的国家，在高烈度区域建设桥梁,地震作用成为设计的关键因素。

如何保障地震作用中桥梁的安全性与稳定性，进行正确合理的抗震设计则显得尤为重要。

比起传统的抗震装置,铅芯橡胶隔震支座作为一款具有优秀综合性能的隔震装置,通过铅芯的剪切变形吸收地震作用,因此在大跨连续梁桥中得到了广泛的应用“叫本文引用某城市高架桥工程实例,基于Midas Civil软件建立了连续桥梁的三维有限元模型，运用时程分析方法计算与对比盆式橡胶支座与铅芯橡胶支座的地震反应特性。

1工程概况与计算模型以某联(3x30m)预应力混凝土连续箱梁桥为例，箱梁截面形式为单箱四室变截面。

基于Midas Civil软件建立如图1所示全桥有限元模型，每个桥墩上设置两个对称支座,其中铅芯橡胶文章编号：2096-4390(2019)10-0135-02支座采用摩擦摆隔震装置进行模拟，普通盆式支座采用双折线弹性连接模拟。

2地震动输入本文研究桥梁所在地的场地类别为ID类建筑场地，特征周期为0.45,抗震设防烈度为7度。

根据建筑抗震设计规范，选用EI地震波输入，级速度时程PGA为0.35g,调整系数为0.857。

进行有限元分析时,地震波延纵桥向输入，计算结果取均值。

3隔震性能分析3.1模态分析分别对采用普通橡胶支座和铅芯橡胶支座的模型进行计算，结果如表1所示。

振动台试验在结构地震响应中的应用

振动台试验在结构地震响应中的应用振动台试验是通过模拟地震荷载作用于结构物上的一种试验手段。

它可以在实验室中通过控制振动台的运动，产生不同频率和振幅的地震波形，模拟出真实地震中的动力特性，进而研究结构物在地震中的响应情况。

振动台试验在结构地震工程领域具有广泛的应用，为提高结构的抗震能力、设计合理的抗震措施和评估结构的地震性能提供了有效的手段。

一、振动台试验在结构抗震能力研究中的应用振动台试验可以模拟出各种复杂的地震荷载，通过控制振动台的运动和波形，可以对结构的抗震能力进行全面的评估。

例如，研究者可以通过振动台试验来测定结构的基频、共振频率和动力特性等重要参数，从而得到结构的动力响应。

此外，振动台试验还可以用于评估不同结构体系或材料的抗震性能。

通过改变试验参数，如振幅、频率和向量，可以模拟出不同程度的地震荷载，对比不同结构体系或材料的地震响应情况。

这有助于工程师选择合适的结构体系和材料，从而提高结构的抗震能力。

二、振动台试验在新型结构体系设计中的应用随着科技的不断进步，人们对结构体系的要求也越来越高。

传统的结构体系在地震中的表现并不理想，因此需要寻求新的结构体系。

振动台试验可以帮助研究者评估新型结构体系的抗震性能，从而为设计提供参考。

通过在振动台上进行试验，可以模拟真实地震的作用，评估新型结构体系在地震中的性能表现，进一步改进设计。

三、振动台试验在结构抗震措施研究中的应用除了设计新型结构体系，振动台试验还可以在评估和改进现有结构体系中发挥重要作用。

例如，在振动台上可以进行反复加载试验，模拟结构在地震中的反复荷载作用，评估结构的疲劳性能。

此外，振动台试验还可以模拟不同地震方向和强度的地震波形，研究结构在不同地震条件下的响应。

这有助于工程师选择合适的结构抗震措施，提高结构的地震性能。

最后，振动台试验还可以用于研究结构的损伤与破坏机制。

通过模拟不同程度的地震荷载，研究者可以观察结构物的破坏形态、破坏范围和破坏原因等，并根据试验结果改进结构的设计和抗震措施。

同济大学新建多功能振动实验中心局部隔震方案设计及分析_吕西林

第26卷第3期2010年6月结　构　工　程　师S t r u c t u r a l E n g i n e e r sV o l .26,N o .3J u n .2010收稿日期:2009-11-26＊联系作者,E m a i l :y i f e i 85.m a @g m a i l .c o m同济大学新建多功能振动实验中心局部隔震方案设计及分析吕西林1　马一飞1,＊　阮永辉2　李学平2(1.同济大学土木工程防灾国家重点试验室,上海200092;2.同济大学建筑设计研究院,上海200092)摘　要　同济大学新建多功能实验中心为振动台、疲劳试验机和办公综合楼共用的试验厂房,由于其使用功能的特殊性,拟采用隔震技术对其进行隔震方案设计。

由于传统隔震设计方案难以满足设计要求,提出了一种改进的局部柱顶隔震技术。

首先,对这种改进方案的可行性进行了论述,并与其他隔震方案进行了比较;其次,给出了这种隔震技术的设计方法和步骤并通过有限元分析程序M S C .M A R C 对振动过程进行模拟并随后进行了非线性时程分析,总结了各个关键参数对隔震效率的影响情况;最后,以同济大学新建振动台实验室为例,应用此技术进行隔震设计,对隔震效果进行了评估。

关键词　局部隔震,振动台实验室,有限元分析,非线性时程分析,隔震效率D e s i g na n dA n a l y s i s o f t h e S e i s m i c I s o l a t i o nf o r a N e w l y -B u i l tMu l t i -f u n c t i o nV i b r a t i o nT e s t C e n t e r o f T o n g j i U n i v e r s i t yL UX i l i n 1　M AY i f e i 1,＊　R U A NY o n g h u i 2　L I X u e p i n g2(1.S t a t e K e y L a b o r a t o r y f o r D i s a s t e r R e d u c t i o ni nC i v i l E n g i n e e r i n g ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a ;2.T h e A r c h i t e c t u r a l D e s i g na n dR e s e a r c hI n s t i t u t e o f T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a )A b s t r a c t T h en e w l y -b u i l t m u l t i -f u n c t i o nv i b r a t i o nt e s t c e n t e ro fT o n g j i U n i v e r s i t yi sac o m p r e h e n s i v e l a b o r a t o r y t h a t i n c l u d e s s h a k i n g t a b l e t e s t d i v i s i o n ,f a t i g u e t e s t d i v i s i o n a n d o f f i c e .I n o r d e r t o m e e t i t s s p e c i a lr e q u i r e m e n t s f o r i s o l a t i o n ,a n i n n o v a t i v ep a r t i a l i s o l a t i o n m e t h o d w a sp r o p o s e d b yt h ed e s i g n e r so ft h e l a b o r a t o r y .F i r s t l y ,t h e f e a s i b i l i t y o f t h e i n n o v a t i v e p a r t i a l i s o l a t i o n m e t h o d w a s d i s c u s s e d a n d t h e n e wm e t h o d w a s c o m p a r e dw i t ho t h e r i s o l a t i o nm e t h o d s i nt h i s p a p e r .S e c o n d l y ,t h ed e s i g nm e t h o da n dp r o c e d u r e w e r e p r e s e n t e d .T h e f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s s o f t w a r e ,n a m e d M S C .M A R C ,w a s a p p l i e d t o s i m u l a t e t h e l o c a l v i b r a t i o n o f t h e n e wl a b o r a t o r y a n d t h e n o n l i n e a r t i m e -h i s t o r y a n a l y s i s w a s c a r r i e do u t t o g e t t h e v i b r a t i o nr e s p o n s e s o f t h e s t r u c t u r e .A t l a s t ,t h e e f f e c t s o f t h e k e y p a r a m e t e r s o n t h e i s o l a t i o n e f f i c i e n c y w e r e s u m m a r i z e d .I n a d d i t i o n ,t h e l a b o r a t o r y w a s d e s i g n e d b y t h i s i s o l a t i o n m e t h o d a n d t h e i s o l a t i o n e f f i c i e n c y w a s e v a l u a t e d i n t h i s p a p e r .K e y w o r d s p a r t i a l i s o l a t i o n ,S h a k i n gT a b l eL a b o r a t o r y ,f i n i t ee l e m e n t a n a l y s i s ,n o n l i n e a rt i m e -h i s t o r y a n a l y s i s ,i s o l a t i o n e f f i c i e n c y1　工程概况同济大学新建的多功能实验中心为振动台、疲劳试验机和办公综合楼共用的试验厂房。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

不同烈度地震作用下铅芯橡胶隔震房屋模型振动台试验研究金章才朱玉华吕西林岳昌智(同济大学,上海200092)提要地震是突发性的自然灾害,目前人们尚不能对地震做出很好的预测。

不同烈度地震作用要求铅芯橡胶隔震支座具有不同的性能,研究其在多遇地震及罕遇地震作用下的反应性能具有重要的意义和价值。

本文进行了铅芯橡胶隔震房屋模型振动台试验研究,分别对模型结构输入了不同烈度的地震波,并对试验结果做了分析比较,结果表明本文设计的铅芯橡胶支座在大震和小震时均具有良好的性能。

关键词多遇地震,罕遇地震,铅芯橡胶支座,模型试验Research on Shakiny Table Tests of ModelBuilding with Lead Rubber Bearing underMult-i Intensitg Ground Motion InputsJIN Zhang cai ZH U Yuhua LU Xilin YU E Changzhi(T ongji U niversity,Shanghai200092)Abstract Earthquake is of randomness and can not be predicted so far.It is very important to investigate the characteristics of buildings with lead rubber bearing under mult-i intensity g round motion.In this paper,shaking table tests w ere conducted in order to check the charac-teristics as above and experimental results w ere compared.The results prove that the model building in the paper performes very w ell not only under low er intensity ground motion but also under strong g round motion.Keywords frequently occurred earthquake,strong earthquake,lead rubber bearing,model test1前言地震是随机性的,虽然各国政府均在地震预报方面投入了大量人力和财力,但地震的不可预知性和不确定性至今仍是世界难题。

我国多次破坏性的大地震均发生在无须设防的地区,或6度区。

如1975年的海城地震和1976年的唐山大地震等。

日本阪神大地震也发生在低烈度的安全区[1]。

铅芯橡胶基础隔震通过在上部结构和基础之间设置柔性橡胶隔震层,延长建筑物自振周期使其远离地面运动卓越周期,从而在地震时隔离地面运动[2]。

通常隔震房屋要满足风和小震时的刚度及稳定性,同时还要满足大震时的隔震效果,这就使隔震层水平刚度选择时存在矛盾[3]:为了在大震时有效地隔离地震,需选择较小的水平刚度但不能满足小震时的稳定性要求;为了满足小震时的稳定性需选择较大的水平刚度但又很难在大震时具有良好的隔震性能。

世界各国学者对铅芯橡胶隔震支座做了大量研究,目前铅芯橡胶隔震技术已成为一种比较成熟可以推广应用的技术[4]。

各国已建成一定数量的铅芯橡胶隔震房屋,但仅有极少数经受过地震试验,更缺少不同烈度下铅芯橡胶隔震房屋地震反应性能的经验。

2000年2月在新西兰召开的第十二届世界地震工程会上,美国学者Buckle提出铅芯橡胶隔震技术存在不能同时满足大震时的隔震效果和小震时的稳定性的问题[5],并指出这是基础隔震研究需解决的问题之一。

本文考虑了这一问题,合理选择了结构隔震前后的周期比,并进行了铅芯橡胶隔震房屋模型振动台试验研究,以检验该模型在大震和小震作用下的性能。

本文所得结论具有重要的工程意义。

2试验模型211模型结构设计了一钢框架模型,上部结构共三层:底层、二层、三层高分别为1.4m,1.3m, 1.3m;底部为隔震层。

结构平面尺寸为1.8 @1.8m2。

模型用国产Q235钢制作,钢材强度f y=215N/mm2,弹性模量E s= 2.06 @105N/mm2,剪切模量G=7.9@104N/ mm2,梁柱节点均采用焊接连接。

212铅芯橡胶隔震支座设计的房屋模型,基础固定时的自振周期为T u1=0.29s,同时设计了六个隔震支座,其中四个做振动台试验用,两个做静力试验用,并在振动台试验前进行了支座试验。

铅芯橡胶支座性能如表1。

铅芯橡胶支座性能参数表1序号支座参数参数值1外径D100mm2总高度H74.2mm3橡胶层厚度 1.2mm4橡胶层数165铅芯直径18mm6橡胶总厚度19.2mm7钢板层厚度 1.0mm8钢板层数159钢板总厚度15mm10第一形状系数17.111第二形状系数 5.2112一个铅芯橡胶支座承压面积A R7.6@103mm2 13铅芯橡胶支座面压R R 5.26N/mm214一个铅芯橡胶支座竖向承载力N R40.0kN15一个铅芯橡胶支座的水平刚度K h0.238kN/mm 16一个铅芯橡胶支座的竖向刚度K v230.4kN/mm3模型试验311测试内容分别测定模型各层加速度、层间位移、隔震层位移反应;另外,在柱上布置了应变片以测定各层柱应力,在隔震支座上还布置了三向力传感器以测定各支座的力。

312模型试验试验在同济大学土木工程防灾国家重点实验室进行,分别进行了基础固定和基础隔震模型试验。

基础固定模型通过柱脚垫板用螺栓与振动台相连,基础隔震模型共设置四个隔震支座,上部结构通过隔震层大梁的下翼缘与隔震支座连接板相连,隔震支座(上装有三向力传感器),采用连接钢板用高强螺栓与振动台相连。

试验前先对基础固定模型和基础隔震模型进行白噪声扫描,以获取模型的动力特性。

进行该部分研究选用两种典型地震波即1940年美国EI Cen-tro地震波、1968年日本的Hachinohe地震波对模型进行不同烈度地震动输入。

试验进行了两组共六个加载工况,EI Centro地震波输入为e0.18x yz,e0.36x yz,e0.78x,对应x向输入加速度幅值分别为0.196g,0. 393g和0.783g;Hachinohe地震波输入为h0.16x yz,h0.32x yz,h0.49xyz,对应x向输入加速度幅值分别为0.167g,0.310g和0.519g。

4试验结果分析讨论411模型结构动力特性白噪声测得基础固定模型的自振频率T u1=0.28s,阻尼比为F1=3.0%;基础隔震模型的自振频率T b1=0.51s,阻尼比为F1=16.3%。

另外,在不同烈度地震动输入时,对基础隔震模型顶层加速度反应与台面输入加速度求传递函数A4x/A0x,可看出模型结构自振频率的变化及支座刚度的变化。

图1和图2分别为不同烈度EI Centro和Hachinohe地震波输入时结构顶层x向加速度相对台面x向输入加速度的传递函数曲线。

比较各图可看出多遇地震(x向输入加速度幅值EI Centro地震波为0.196g, Hachinohe地震波为0.167g)时模型自振周期T b1=1/f b1=1/1.95=0.51s,和白噪声测的周期相同,相当于隔震支座弹性相自振周期,弹性相隔震度I b1=T b1/T u1=0.51/0.28=1.86;大地震模型自振频率相应降低,EI Centro地震波x向输入加速度幅值为0.393g和0.783g时自振周期T b2= 1/f b2=1/1.30=0.77s,T b3=1/f b3= 1/1.14=0.88s,相当于隔震支座屈服相自振周期,屈服相隔震度I b2=T b2/T u1,I b3 =T b3/T u1分别为2.75,3.13;Hachinohe地震波x向输入加速度幅值为0.310g和0. 519g时,屈服相自振周期分别为T b2= 1/f b2=1/1.30=0.77s,T b3=1/f b2= 1/0.977=1.02s,屈服相隔震度I b2= T b2/T u1,I b3=T b3/T u1分别为2.75,3.64。

(a)输入加速度幅度为0.196g(b)输入加速度幅度为0.363g(c)输入加速度幅度为0.793g图1EI Certro波输入加速度反应谱(a)输入加速度幅度为0.167g(b)输入加速度幅度为0.310g(c)输入加速度幅度为0.519g图2 Hachinohe 波输入加速度反应谱412模型结构加速度和位移反应比较不同烈度地震动输入时基础隔震模型各层加速度放大倍数和层间位移反应幅值,可反映不同大小地震动输入时支座的隔震性能;图3(a)、图3(b)分别为不同烈度E I Centro 地震波和H achinohe 地震波输入时结构各层加速度放大倍数,比较各图中三条曲线可看出,随地震烈度的增加,结构各层加速度放大倍数减小,表明地震动输入大时,铅芯橡胶支座水平刚度减小,铅芯塑性变形增加,吸收地震能量,有效地隔离地面运动。

图4(a)、图4(b)分别为不同烈度E I Centro 地震波和Hachinohe 地震波输入时各层位移曲线,从各图中三条曲线可看出,小震时隔震层变形较小,随地震烈度的增加,结构隔震层变形显著增加,而上部结构层间位移接近,表明地震动输入大时,上部结构变形变化不大,变形集中在隔震层。

另外,各工况试验后均对隔震支座进行检查,发现复位状况良好,最大残余变形在2mm 以内。

(a)EI Centro 波输入(b)Hachinohe 波输入图3 不同幅值地震动输入时加速度放大倍数413模型结构柱剪力反应图5(a)为EI Centro 地震波输入x 向加速度幅值分别为0.196g,0.783g 的底层柱剪力-位移曲线;图5(b)为Hachinohe 地震波输入x 向加速度幅值分别为0.167g,0.519g 时底层柱力-位移曲线。

从图5可发现,不同大小地震波输入时铅芯橡胶隔震房屋模型底层柱剪力-位移曲线形状几乎相同,总体上均在弹性范围,表明上部结构无明显变化。

(a)EI Centro 波输入(b)Hachinohe 波输入图4不同幅值地震动输入时楼层位移反应(a)EI Centro波输入(b)Hachinoh e 波输入图5 不同地震波幅值输入时模型底层柱剪力反应414模型结构支座力-位移滞回曲线图6(a)为EI Centro 地震波输入时x向加速度幅值分别为0.196g,0.783g 的铅芯橡胶支座力-位移滞回曲线;图6(b)为Hachinohe 地震波输入时x 向加速度幅度分别为0.167g,0.519g 铅芯橡胶支座力-位移滞回曲线。