加層隔震結(jié)構(gòu)隔震支座參數(shù)優(yōu)化及試驗(yàn)研究

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1、第２６卷第５期振動(dòng)工程學(xué)報(bào)Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．５２０１３年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＯｃｔ．２０１３＊加層隔震結(jié)構(gòu)隔震支座參數(shù)優(yōu)化及試驗(yàn)研究王曙光１，趙學(xué)斐１，苗啟松２，劉偉慶１，杜東升１（１．南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇南京２１０００９；２．北京市建筑設(shè)計(jì)研究院，北京１０００４５）摘要：研究外套加層隔震體系在對老舊砌體房屋改造過程中鉛芯疊層橡膠隔震支座（ＬＲＢ）的參數(shù)優(yōu)化配置問題，并對參數(shù)優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的彈塑性進(jìn)行數(shù)值分析和試驗(yàn)研究。選取隔震層的屈重比作為隔震支座的控制參數(shù)，建立模型分析隔震層在不同屈重比下結(jié)構(gòu)的基底剪力和隔震層位移。

2、分析表明加層隔震結(jié)構(gòu)的隔震層存在一個(gè)最優(yōu)的參數(shù)范圍使得結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)最小，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性后，仍能發(fā)揮較好的隔震效果。試驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)參數(shù)優(yōu)化的層間隔震結(jié)構(gòu)隨著地震輸入幅值的增加，隔震層上部結(jié)構(gòu)的調(diào)諧作用越強(qiáng)，其隔震效果越明顯，當(dāng)結(jié)構(gòu)震損后隔震效應(yīng)依然存在，但隔震效果小于未損傷的模型，與理論相符合。關(guān)鍵詞：加層隔震；參數(shù)優(yōu)化；屈重比；ＴＭＤ效應(yīng)中圖分類號：ＴＵ３５２．１２；ＴＵ３１１．３文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：１００４－４５２３（２０１３）０５－０７２２－１０［６］隔震加固效果。本文針對這種新型的隔震加固體引言系，提出了ＬＲＢ的參數(shù)優(yōu)化方案，以實(shí)際工程項(xiàng)目為依據(jù)建立了

3、不同隔震層參數(shù)下的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)自２００１年被納入中國《建筑抗震分析不同隔震層參數(shù)下結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)反應(yīng)，進(jìn)行參設(shè)計(jì)規(guī)范》以來，針對基礎(chǔ)隔震體系的研究越來越成數(shù)優(yōu)化，并進(jìn)行了相關(guān)的彈塑性分析和試驗(yàn)研究，檢熟。層間隔震體系是對基礎(chǔ)隔震體系的進(jìn)一步發(fā)驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化后的隔震加固效果。［１］展，將隔震支座設(shè)置于某層柱和樓板之間進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)控制。疊層橡膠鉛芯支座（ＬＲＢ）是目前１ＬＲＢ恢復(fù)力模型的選?。郏玻莨こ探缙毡閼?yīng)用的隔震元件，在普通疊層橡膠支座（ＲＢ）中灌入鉛芯而成，鉛的屈服力低，再結(jié)晶能現(xiàn)有的ＬＲＢ恢復(fù)力模型中，比較常見的有雙線力強(qiáng)，當(dāng)支座發(fā)生反復(fù)的剪切變形時(shí)具有

4、很好的消性模型、修正雙線性模型、Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型等。采用能能力，將隔震、消能與限位等諸多功能結(jié)合在一雙線性模型與修正的雙線性模型進(jìn)行隔震計(jì)算時(shí)，起。然而ＬＲＢ是一種強(qiáng)非線性的隔震元件，ＬＲＢ會存在以下兩個(gè)缺陷：（１）屈服后剛度和卸載剛度與的滯回消能特性主要由其屈服剪力、初始剪切剛度試驗(yàn)曲線都不太一致，特別是過低評價(jià)卸載剛度，將和屈服后剛度所決定。層間隔震結(jié)構(gòu)工作機(jī)理比較會過低地評價(jià)高階振型激發(fā)的加速度反應(yīng)值；（２）內(nèi)復(fù)雜，較小的隔震層剛度可能有效控制隔震層上部滯回曲線不耗散能量，這與試驗(yàn)結(jié)果不符，可能低估結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，卻有可能放大下部結(jié)構(gòu)的地震響隔震效果。Ｂｏｕｃ

5、－Ｗｅｎ模型能夠很好地模擬橡膠支［３］應(yīng)。如何合理優(yōu)化這些參數(shù)，使結(jié)構(gòu)總體地震響座的非線性強(qiáng)化，同時(shí)適用于高阻尼橡膠支座和鉛［４］應(yīng)最小，是進(jìn)行層間隔震設(shè)計(jì)的重要問題。芯橡膠支座。結(jié)構(gòu)分析軟件ＳＡＰ２０００和ＥＴＡＢＳ利用加層隔震技術(shù)對老舊砌體房屋進(jìn)行加固是等采用簡化后的Ｂｏｕｃ－Ｗｅｎ模型來模擬鉛芯橡膠支［５］一種較新的加固方式，采用外套預(yù)制混凝土墻片座。對原砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，并利用加層隔震技術(shù)在原本文利用有限元軟件ＡＢＡＱＵＳ對隔震模型進(jìn)房屋頂部增加樓層以提高城區(qū)的土地利用率，可達(dá)行地震作用下的彈塑性分析，以檢驗(yàn)其進(jìn)入塑性階到施工便捷與經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)合。這種特殊結(jié)構(gòu)體

6、系段后的隔震效果。Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ模型適用于模在隔震設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，以達(dá)到最好擬高阻尼橡膠隔震支座。日本免震協(xié)會將修正雙線＊收稿日期：２０１２－０６－０１；修訂日期：２０１３－０５－２３基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（５１１７８２１９，５０９０８１１５）第５期王曙光，等：加層隔震結(jié)構(gòu)隔震支座參數(shù)優(yōu)化及試驗(yàn)研究７２３性模型與Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ模型組合來模擬鉛芯橡膠支座，該模型在各個(gè)方面（等效剛度、等效阻尼、能量耗散等）與試驗(yàn)結(jié)果取得了很好的一致性。該模型骨架曲線與修正雙線性模型相同，滯回曲線加載段采用雙線性模型、卸載段采用Ｒａｍｂｅｒ

7、ｇ－Ｏｓｇｏｏｄ模型。其滯回曲線如圖１所示。在綜合比較了各個(gè)恢復(fù)力模型的優(yōu)劣后，通過組合使用ＴＲＵＳＳ單元與用戶材料子程序ＵＭＡＴ，在ＡＢＡＱＵＳ中開發(fā)了修正雙線性＋Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ模型。圖２為ＡＢＡＱＵＳ數(shù)值模擬的ＬＲＢ支座滯回曲線，圖３為試驗(yàn)實(shí)測ＬＲＢ滯回曲線，可以看出，開發(fā)出的修正圖３試驗(yàn)ＬＲＢ滯回曲線雙線性＋Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ模型與試驗(yàn)結(jié)果吻合較Ｆｉｇ．３ＴｈｅｔｅｓｔｅｄＬＲＢｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐ好。板構(gòu)件對其進(jìn)行外套加固處理，并利用加層隔震技術(shù)在加固后砌體結(jié)構(gòu)頂部增加１～２層的鋼結(jié)構(gòu)樓層。砌體結(jié)構(gòu)