隔震支座布置方式对结构减震效果的影响研究

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1、隔震支座布置方式对结构减震效果的影响研究第1章绪论1.1工程结构的抗震技术与发展目前，大多数国家在抗震设计时采用消极的抗震方法。传统的抗震方法中，地震力被结构自身的的变形和承载能力及耗能能力消耗掉。它根据记录到的历史地震数据，大致预测和估计将来可能发生的地震力，据此来计算结构的内力，再设计构件的材料，截面尺寸，让其具有足够的刚度和延性，使地震时梁，板，柱，节点进入塑性状态，构件自身的延性破坏起到消耗地震能量的作用，最终实现抗震目的。以延性概念和传统承载能力为基础，形成了目前我国普遍采用的抗震设计方法，即抗震设计规范所规定

2、了的三水准设防和两阶段设计的抗震设计准则。三水准设防的主要内容是，在地震作用下，使结构处于小震不坏，中震可修，大震不倒的状态。具体来说是，在多遇地震作用下，使建筑结构不致于丧失承载能力，结构的弹性变形值仍然在允许变形数值的范围之内；在设防烈度地震作用下，允许部分结构构件进入非弹性状态，允许部分构件出现破坏，以此来消耗地震能量，但是需避免构件出现不能修复的致命的脆性破坏。在罕遇地震作用下，结构要有足够的延性和变形能力，其弹塑性应变应在规范规定的弹塑性应变范围之内，最终目的是大震作用下不致于结构倒塌。长期以来，传统抗震方法对

3、减轻地震灾害起到了积极作用，但是它有明显的不足之处。首先，建筑结构的安全性无法保证。因为地震是随机性的，其震动形式和过程相当复杂并难以明确掌握，地震时建筑物受到的地震力特性和参数目前尚难以准确预测。由于设计时采用的地震动输入的不确定性，以及地震作用下的结构在破坏机理，使得延性结构的设计方法很难达到预知地震作用并使结构在地震作下最大限度的满足安全性和功能要求。其次，建筑工程造价增加。因为传统抗震方法以抗为主要手段，它是通过结构截面的加大，配筋量的增加来提高结构和构件的承载能力，达到抵御地震力的目的。但是这样做的后果之一是随

4、着结构刚度的增加，自振频率也随之增加，受到的地震力也相应增加，所以需要的截面配筋也越大，这样就造成了建筑工程造价的提高。.1.2结构基础隔震体系概述通过设置在基础与上部结构之间的隔震支座，使传递到上部结构的地震作用明显减弱，这就是结构基础隔震的基本原理。其基本方法是将隔震支座设置在建筑物基础与上部结构之间，达到削弱地震能量向上部结构传递的目的，最终能优化结构的抗震能力。传统结构的抗震理念是硬碰硬，它是依靠加强构件抗力来达到抗震目的，与此相比，基础隔震技术的抗震机理则是以柔克刚，整体建筑结构因隔震支座的导入变软，结构体系的

5、自振周期得到有效延长，阻尼也变大，这样就能减少传递到上部结构的地震能量，达到理想的隔震效果。基础隔震体系的特征如下：（1）充足的竖向刚度和竖向承载力隔震装置承载能力必须充分的大，在正常使用状态下，能够安全的支撑所有上部结构的重量，在强震作用下也能绝对的满足安全和使用要求。另外必须具有一定的抗拉能力，因为地震作用下结构构件难免产生拉力，没有足够的抗拉强度难于确保结构的抗倾覆能力。（2）隔震特性隔震装置应该具有可变的水平刚度，在多遇地震或强风作用时，应体现较大的水平刚度，来满足正常水平变形的使用要求；在罕遇地震作用下，则应体

6、现较小的刚度，刚度越小结构的自振周期也越大，与场地特征周期拉开距离，从而将上部结构从地面震动中有效的隔离。第2章隔震装置的力学性能分析2.1隔震装置的简介及分类对于隔震装置的研究，一是针对隔震装置本身进行试验和研究，使其性能更加可靠和优秀，另一方面是研究实际工程中的问题，解决隔震装置与上部结构及基础的协同工作中遇到的问题。一般的隔震装置通常由隔振器和阻尼器两部分组成，隔震器的主要作用，一是支撑上部结构的竖向荷载，二是通过较小的水平刚度延长自振周期，从而在地震时隔离地震频率，起到减小地震反应的效果。阻尼器的作用是通过阻尼力

7、来消耗地震能量，从而降低结构的震动，使隔震支座的变形在允许的范围之内，并且与隔震器一起帮助隔震装置复位的作用。隔震装置分为功能复合型和功能分离型，区分根据是支座的功能集成程度。复合型隔震装置集支撑和阻尼器功能于一体，本身既能有效的支撑上部结构的重量，又能起到减震阻尼的作用。橡胶支座与阻尼器相互分开和独立的便是分离型隔震支座，上部结构自重由橡胶支座承担，减震阻尼由附加的阻尼器来实现。普通天然橡胶支座本身无明显的阻尼特性，而只具有弹性恢复力，为了组成完整的隔震支座，应附加独立的阻尼器。在支座中心孔中灌入铅棒的支座便是铅芯橡胶

8、支座，所灌入的铅棒的吸收能量作用突出，这样能确保支座的适合的阻尼并加大支座的初始刚度，使建筑结构在微震和风振中保持稳定性。铅芯橡胶支座是复合型的隔震支座，不需另加阻尼器，可单独使用。高阻尼橡胶支座采用高阻尼橡胶制成，它是在普通橡胶中掺入可调节橡胶支座阻尼特性的石墨而成。这种隔震支座是利用橡胶自身的隔震性和阻尼性来实现