隔震支座水平刚度变化对隔震效果的影响分析

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1、CMYK工程试验与研究隔震支座水平刚度变化对隔震效果的影响分析张文雷劲松（西南科技大学土木工程与建筑学院）【摘要】隔震结构的水平刚度近似取隔震层的刚度，因此，隔震支座的水平等效刚度直接影响隔震效果。采用有限元结构分析软件SAP2000，建立5组不同支座刚度的隔震结构分析模型，分析模型在多遇地震和罕遇地震作用下的地震响应，对比不同支座刚度下隔震结构的自振周期、基底剪力、支座位移、顶层加速度以及层间位移的变化情况。研究结果表明：隔震支座水平刚度的变化对结构的自振周期、基底剪力、支座位移、顶层加速度以及层间位移均有较大影响，合

2、理选取支座刚度，从而取得更好的隔震效果。【关键词】基础隔震；水平刚度；SAP2000；反应谱分析；动力时程分析1引言...式中，x，x，x分别为地震时地面水平加速度、速ggg...基础隔震就是在基础与上部结构之间设置具有一度和位移；x，x，x分别为地震时上部结构的水平加sss定刚度和阻尼的隔震层，减小地震作用对上部结构的地速度、速度和位移。Ds为基础与上部结构之间的相对位震反应，并通过隔震层吸收、耗散一部分地震能，从而保移，即隔震层的位移；M为上部结构的总质量；K、C分别[1、2]证建筑结构以及内部仪器、设备的安全。基础

3、隔震具为隔震层的水平刚度和等效阻尼，而且该阻尼值近似取有广泛的应用，适用于我国地震多发带以及地震高烈度为隔震结构体系的总阻尼。[3]地区的中、低层砖混房屋和钢筋混凝土结构中。近三式1两边同除以M，并记隔震体系的固有频率为十年来，我国学者通过广泛的理论和试验研究，已验证ωn、隔震层与上部结构的阻尼比为ζ。则方程式（1）可了在框架结构中采用基础隔震技术可以有效降低其水简化为：平地震反应。....22本文在此基础上，进一步研究了铅芯叠层橡胶支座xs+2ζωnxs+ωnxs=2ζωnxg+ωnxg（式2）对中低层框架结构水平隔震

4、效果的主要影响参数和影KC其中，ωn=，ζ=响规律。通过考虑铅芯叠层橡胶支座水平刚度的变化，姨M2Mωn..对某框架结构进行了一系列隔震参数分析，给出了铅芯用ω表示场地特征频率，并记地面加速度反应xg叠层橡胶支座设计参数对水平隔震效果的影响规律。这iωt=e，引入传递函数H姨ω，姨则隔震体系的上部结构地些规律对实际工程的应用具有一定的参考意义。..iωt震动加速度值x=H姨ωe姨。s2单质点隔震体系的动力分析....把x、x代入式（2），可得到基础隔震结构体系的gs对于中低层建筑物，当采用基础隔震时，由于隔震动力响应传递

5、函数为：层的水平刚度远小于上部结构，故地震作用时隔震体系..2的水平侧移主要集中在隔震层，上部结构的层间位移相H姨ω姨=xs=1+姨2ζω/ωn姨..222对较小，近似看作整体平动，因此，中低层隔震结构体系xg姨姨1-姨ω/ωn姨姨+姨2ζω/ωn姨可简化为单质点体系进行动力分析[4]。（式3）由此，可列出基础隔震体系在地震作用下的动力微为了得到结构在采用基础隔震技术后，地震作用时分方程：的加速度和位移响应。分别记Ra、Rd为隔震结构的加速....度响应衰减比和位移响应放大比[5]，则：Mx+Cx+Kx=Cx+Kx（式1

6、）sssggRa=H姨ω姨CMYK工程试验与研究..xs=..xg21+2ζω/ωn=222姨1-ω/ωn+2ζω/ωn2x-xgω/ωnRd==x22g2图2三维隔震分析模型姨姨1-ω/ωn+2ζω/ωn由Ra、Rd的表达式可知，当场地特征周期确定后，隔表1隔震支座性能参数Y=100%的特征值震支座的水平刚度和阻尼比的合理选取，直接决定了隔设计承有效支座竖向震结构的隔震效果。型号载力直径高度刚度等效屈服屈服后等效/KN/mm/mm/KN·mm-1刚度力刚度阻尼比/KN·mm-1/KN/KN

7、·mm-1/%3基础隔震结构的分析模型LRB60042416002332445见下文90.292926.5本算例为5层钢筋混凝土基础隔震框架办公楼，隔利用有限元分析软件SAP2000，分别建立支座水平震支座采用铅芯叠层橡胶支座。建筑物平面尺寸为刚度K取1000、1500、2000、2500、3000（刚度单位为39.0m×16.8m，每层层高3.3m，结构总高度16.5m。抗震KN/mm）时的隔震模型，对多遇和罕遇地震作用下的自振设防烈度为8度（0.20g），设计地震分组为第二组，Ⅱ类周期、基底剪力、顶层加速度、层间位移

8、、支座位移等分场地土，场地特征周期为0.4s。框架柱截面尺寸为别作对比，以此来分析支座水平刚度变化对水平隔震效600mm×600mm及500mm×500mm，主梁截面尺寸为果的影响。300mm×700mm及300mm×800mm，楼板厚120mm，混凝土首先，通过模态分析，得到不同水平刚度下的前三强度等级C30，钢筋