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1、第29卷第2期合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.29No.22006年2月JOURNALOFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYFeb.2006橡胶垫隔震支座的一种弹塑性计算模型王伟刚,盛宏玉(合肥工业大学土木建筑学院,安徽合肥230009)摘要:为有效地防止地震作用对建筑结构和部件引起的破坏运动,文章采用Ansys8.1程序中已有的单元,建立了橡胶隔震支座的弹塑性计算模型。通过典型结构实例分析,初步证明了文章建议的方法简便有效,较合理地模拟了模型,能够满足工程验算要求,为隔震结构工程计算提供了合理方法和理论根据。关键词:橡胶隔震
2、支座;弹塑性计算模型;Ansys8.1中图分类号:TU311.3文献标识码:A文章编号:1003-5060(2006)02-0193-04Aelasto-plasticmodeloftherubberbearingsbase-isolationsystemWANGWei-gang,SHENGHong-yu(SchoolofCivilEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)Abstract:Theelasto-plasticmodeloftherubberbearingsbase
3、-isolationsystemisestablishedbytheprogramAnsys8.1.Withanalysisofatypicalstructure,itisshownthatthemethodsuggestedbytheauthorsmaybeusedinperformance-baseddesignasasimpleandeffectivetool.Keywords:rubberbearingsbase-isolationsystem;elasto-plasticmodel;Ansys8.10引言1橡胶垫隔震支座恢复力特性计算模型隔震
4、体系是被动控制体系的一种,其作用就普通橡胶垫隔震支座的恢复力特性可以简化是把结构和部件与可能引起破坏的地震地面运动成线弹性模型,如图1b所示。对于具有特定形状[1,2]或支座运动分离开来。这种分离或解耦是通的叠层橡胶支座,由于忽略压缩荷载对恢复力特过增加系统的柔性和提供适当的系统阻尼来实现性的影响,即使在轴向压力有变化的场合,仍然可的。实际工程中使用的许多大型有限元分析软件以用同一条恢复力特性曲线参与计算。黏结型叠单元库中,均不存在能够模拟隔震中的隔震垫单层橡胶支座在大变形区域会出现硬化现象,当变元。本文使用有限元软件Ansys8.1中已有的单形率达到
5、200%～250%时,硬化现象更明显。元进行组合,对橡胶支座采用双线性的非线性弹钢阻尼器的恢复力特性可简化为理想弹塑性簧来模拟,成功模拟了隔层垫模型。模型,如图1c所示。其恢复力特性仅取决于初始在动力分析中,对橡胶垫隔震层恢复力曲线刚度Kd,因此,使用起来特别方便。的描述较重要。关于橡胶垫的恢复力曲线模型,既有叠层橡胶支座又有阻尼器的隔震系统,现行常用的有理想弹塑性模型、R-0模型、弹性阻其恢复力特性是叠层橡胶支座和阻尼器恢复力特尼模型和等价双线性模型,其中等价双线型模型性的组合。用得比较多。图1a给出了这种结合方式。它是在叠层橡收稿日期:2005-0
6、3-23作者简介:王伟刚(1973-),男,安徽合肥人,合肥工业大学硕士生;盛宏玉(1957-),男,安徽合肥人,合肥工业大学教授,硕士生导师.194合肥工业大学学报(自然科学版)第29卷胶支座的刚度基础上加上理想弹塑性阻尼器恢复度(K1=K2+Kd)和第二刚度,Qy、δy分别是隔震力特性而成的双线性型恢复力特性。图中K1、系统的屈服剪力(Qy=K1δy)和屈服变位,Pk、KdK2分别是隔震系统(隔震器加阻尼器)的初始刚分别是阻尼器屈服荷载和初期刚度。图1隔震系统恢复力模型等价双线性模型有K1、K22个刚度,称为隔中多将滞回曲线修正为双线型模型。震层的
7、等价刚度,它是对隔震层真实刚度的等价该模型存在的最主要问题是无法模拟铅芯橡近似。用近似刚度系统和真实刚度系统自振周期胶隔震垫在大变形时的次滞回耗能,导致计算出及两系统阻尼自由振动位移包络线相同为等价条的结构反应值偏大,而经常使用铅芯橡胶隔震垫件,可得等价系统刚度K1、K2的计算公式为的另一种恢复力模型。2K2=0.25K(1-ζ)兰伯格-奥斯古德恢复力模型则同时考虑了[exp(3.1416ζ/1-ζ2)+1]2(1)主、次滞回的影响,但又无法同时模拟铅芯橡胶隔2震垫的双线性刚度特性。本文采用双线性随动强K1=K2exp(-6.2832ζ/1-ζ)(2)
8、化恢复力模型,考虑到实际隔震层的阻尼特性,除2隔震垫数值模型了滞回型阻尼外还包含有一定的黏滞阻
