铅芯橡胶隔震支座恢复力模型多因素作用解耦分析结果讨论

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1、万方数据第3l卷第2期20“年6月华南地震SoUTHCHINAJoURNALoFSEISMoLoGYV01．31．No．2Jun．，20ll铅芯橡胶隔震支座恢复力模型多因素作用解耦分析结果讨论钟先锋1．(1．深圳IH建筑设计研究总院有限公司。广东刘文光2深圳51803l；2．上海大学，上海200072)摘要：综合国内外对铅芯橡胶支座力学性能的试验研究成果．考虑各种冈素对支座水平方向恢复力模型的影响，提出了主要相关影响凶素的修正系数。依次对支座模型进行解耦分析。分析结果可以用来修正常用的铅芯橡胶支座恢复力模型。关键词：铅芯橡胶支座；恢复力模型；多因素耦合作用；解耦分

2、析中图分类号：P315．9l文献标识码：A文章编号：100l一8662(2011)02卸

3、094—09引言隔震结构在地震作用过程中能够表现出良好的隔震效果．使上部结构的加速度比之普通结构降低一个数量级左右。而且实际经验证明隔震结构是一种优良的结构体系。但是。结构中隔震支座的恢复力性能受到较多因素的影响。实验和实际经验表明．支座的竖向压应力、水平位移、加载频率、温度以及使用年限对支座的屈服力和屈服后刚度都会产生较大的影响，而且几种因素相互作用，相互关联，这就给结构分析过程中支座恢复力模型的确定带来一定的困难。《建筑抗震设计规范》GB50011—2010(以下称规范)

4、采用以下方法考虑了上述几种相关因素对支座恢复力模型的影响：对耐久性要求．在经历相应设计基准期的耐久试验后，隔震支座的刚度变化不超过初期值的±20％；对竖向压应力。主要是限制橡胶隔震支座的平均压应力；对水平向减震系数计算．应取剪切变形100％的等效刚度和等效黏滞阻尼比；对罕遇地震验算，宜采用剪切变形250％时的等效刚度和等效黏滞阻尼比，当隔震支座直径较大时可采用剪切变形100％时的等效刚度和等效黏滞阻尼比。规范对模型水平刚度给出了一个设计参考值，但没有给出特定使用条件下的水平刚度值。对隔震结构进行非线性分析时．需要确定支座的屈服力和屈服后刚度，而此两项也

5、J样受到卜

6、述几种相关因素的影响。规范对此也没有给出取值标准⋯。这就给不同使用条件下对支座恢复力模型数值的确定带来不便，进而影响结构计算的精度。收稿日期：20ll—Ol一14作者简介：钟先锋，男，1982年生。硕上研究生．从事工程减震研究．E一啪il：z】【f2008@126．com．万方数据2期钟先锋等：铅芯橡胶隔震支庵恢复力模型多因素作用解耦分析结果讨论95针对各种相关因素对支座力学性能的影响，国内外已经进行较多的研究，文献[2]f3]研究了铅芯橡胶隔震支座的基本力学性能和长期力学性能，文献[4][5]对其各种相关因素、老化徐变特性和温度性能进行了研究，文献[6]给出了日

7、本常川的铅芯橡胶支座各种相关性的试验数据等。然而，上述试验研究虽然指出了各种相关因素的影响，但是没有定量地给出其影响的程度和修正系数。所以还小能运J}I于实际。要提高隔震结构设计和分析的可靠性。就要定量把握支座的剪切变形、轴向压应力、加载频率、温度以及橡胶老化等相关冈素对支座从微小变形到破坏变形的滞同特性的影响。因此本文综合闰内外有关铅芯橡胶支座力学性能的试验数据，针对上述五种因素对隔震支座恢复力模唰的影响进行解耦分析．分析结果适用’j二现有常用的铅芯橡胶支座的恢复力模型。1数据拟合和分析方法由于四次样条曲线摆动小，函数厂(菇)在区间(o，6)内光滑，同时经过给定

8、的数据点集I(戈。％)lM=0，所以采用四次样条曲线。通过依次提出各年u关因素对铅芯橡胶支座恢复力模型的修正系数来进行多凶素解耦分析。思路如下：把试验结果标准化．压力以10MPa为基准，剪切变形以100％为基准。频率以0．1Hz的为基准，温度以常温20℃为荩准，并把这些情况下的试验结果取ff【做为标准值“l”．其它使用条件下的试验结果与之相比。就得到各种不同使川条件下的模型相对于标准条件下的模刑的修I卜系数。2铅芯橡胶支座的恢复力模型修正用双线性模型或者其它一些模型表示铅芯橡胶支座滞回曲线时．可以用屈服后刚度(K“)和初始刚度(救玩)两种弹簧、以及屈服力(Qcf)

9、进行模型化。本文提出的修JF内容主要为针对屈服后刚度和艋服力进行的。2．1剪切变形相关性总结文献[2][4][6]中的剪切变形对支座屈服后刚度和屈服力的影响试验数据，进行归一化处理，取均值，得坷服后刚度、屈服力与剪切变形1：H关惟在试验数据点上的修正系数．如表l和表2。表l屈服后刚度与剪切变形的相关性在试验数据点上的修正系数表’rabIelCorrectionpa髓metersofthecorreIationofyieIdedstimle鹞andsh明rdeformationattestdatjIpoints万方数据华南地震3l卷裹2屈服力与剪切变形的相关性在试验

10、散据点上的