網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑用鉛芯橡膠支座減隔震技術(shù)性能分析151-3082-8567

阜陽(yáng)大跨空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑中使用我廠鉛芯橡膠支座,大跨空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有受力合理、空間剛度大、整體性強(qiáng)、制作安裝方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),是 近三十年來(lái)我*應(yīng)用十分廣泛的*種結(jié)構(gòu)形式 [1,2] 。在強(qiáng)地震作用下,空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)處于 非彈性工作狀態(tài),網(wǎng)架的破壞形態(tài)十分復(fù)雜。隨著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗震研究的不斷深入,大跨空間網(wǎng) 架結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的反應(yīng)日益受到關(guān)注,并取得了*些研究成果[3,4]。

采用減隔震技 術(shù)[528]可以有效地降低大跨空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系的水平地震反應(yīng)。 本文針對(duì)大跨空間網(wǎng)架結(jié) 構(gòu)的特點(diǎn),將具有良好力學(xué)性能的鉛芯橡膠支座應(yīng)用于大跨空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu),提出采用在上部空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和下部支撐結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層的方法,可以提高大跨空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的水平抗震性 能。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)*步研究了鉛芯橡膠支座對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平隔震效果的主要影響參數(shù)和影響 規(guī)律。通過(guò)考慮鉛芯橡膠支座屈服力、屈服前剛度和屈服前后剛度比等三種設(shè)計(jì)參數(shù)的變化, 對(duì)某大跨空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了*系列隔震參數(shù)分析,給出了鉛芯橡膠支座設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)水平隔震 效果的影響規(guī)律。這些規(guī)律對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用具有*定的參考意義。 1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平隔震的非 線性時(shí)程分析

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的水平隔震計(jì)算模型 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)未設(shè)置隔震裝置時(shí),任意時(shí)刻的 動(dòng)力平衡方程為 [M]{uβ}+[C]0{uα}+[K]0{u}=-[M]{uβg}(1)式中 [M]為結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣; [C]0為結(jié)構(gòu)阻尼矩陣; [K]0為結(jié)構(gòu)剛度矩陣。 采用隔震技術(shù)設(shè)置了鉛芯橡膠支座后結(jié)構(gòu)的動(dòng) 力方程為 [M]{uβ}+[C]{uα}+[K]{u}+{F(Ρ)}=-[M]{uβg} (2)式中 F(Ρ)=ΡAl+Klx,其中 Ρ為鉛芯材料的屈服強(qiáng)度,Al為鉛芯面積,Kl為剪切剛度,x為鉛芯橡膠支座發(fā)生的*大位移。

鉛芯橡膠支座設(shè)置于上部空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與下部支承結(jié)構(gòu)之間,協(xié)調(diào)上下結(jié)構(gòu)的受力與變形,它 提供*定的剛度,但相對(duì)于網(wǎng)架原結(jié)構(gòu)質(zhì)量,則可以忽略其質(zhì)量對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)總體質(zhì)量矩陣的影 響。因此,隔震結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣[K]已不是原結(jié)構(gòu)剛度矩陣[K]0,而是鉛芯橡膠支座剛度矩 陣[K]r與原結(jié)構(gòu)剛度矩陣[K]0疊加后的剛度矩陣。鉛芯橡膠支座引入多層框架結(jié)構(gòu)加層改造 的減震研究,利用非線性時(shí)程分析法對(duì)*具體結(jié)構(gòu)作了多種方案在3種地震波激勵(lì)下的計(jì)算分 析.結(jié)果表明,增層時(shí)采用鉛芯橡膠支座減震是*種有效的手段.關(guān)鍵詞:鉛芯橡膠支座;減震; 加層改造;非線性時(shí)程分析;多層框架結(jié)構(gòu) 112 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平隔震的非線性時(shí)程分析 本文對(duì)內(nèi)蒙古呼和浩特市某*63m×63m正方四角錐 網(wǎng)架模型進(jìn)行水平隔震計(jì)算,網(wǎng)格尺寸為3 m×3m,四角錐高度2m,四邊簡(jiǎn)支。 根據(jù)《建筑抗震 設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB5001122001)規(guī)定,呼和浩特市抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 0120g,設(shè)計(jì)地震第*組。建筑場(chǎng)地土為II類,場(chǎng)地特征周期值取0135s。

建筑的抗震設(shè)防類別 為乙類,框架的抗震等*為**?？紤]不利地震動(dòng)水平方向,均選取三條天然波和*條人工波 進(jìn)行直接動(dòng)力時(shí)程分析,其中三條天然波分別為EI2Centro波、Taft波和Geng2mma波。網(wǎng)架計(jì) 算模型如圖1所示第32卷 第2期2000年6月西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)J.Xi’ anUniv.ofArch.&Tech. Vol132 No12Jun.2000 收稿日期:1999202218 作者簡(jiǎn)介:張俊發(fā)(19612), 男,陜西白水人,西安建筑科技大學(xué)博士生,西安理工大學(xué)副教授,研究建筑工程理論. 鉛芯橡膠 橡膠支座應(yīng)用于多層框架結(jié)構(gòu)加層改造的減震研究張俊發(fā)1,劉云賀2,田 潔2 (1.西安建筑科技大學(xué) ,陜西西安710055;21西安理工大學(xué),陜西西安710048) 摘 要:本文將鉛芯橡膠支座引入多層框 架結(jié)構(gòu)加層改造的減震研究,利用非線性時(shí)程分析法對(duì)*具體結(jié)構(gòu)作了多種方案在3種地震波 激勵(lì)下的計(jì)算分析.結(jié)果表明,增層時(shí)采用鉛芯橡膠支座減震是*種有效的手段.關(guān)鍵詞:鉛芯 橡膠支座;減震;加層改造;非線性時(shí)程分析;多層框架結(jié)構(gòu)中圖分類號(hào):TU31   

層間隔震不同于基礎(chǔ)隔震,工作機(jī)理比較復(fù)雜,當(dāng)隔震元件置于頂層之下 時(shí),則類似于主結(jié)構(gòu)與* TMD子系統(tǒng)共同作用問(wèn)題 .我*學(xué)者[1,2]對(duì)應(yīng)用疊層橡膠支座 (LaminatedRubberBearing,簡(jiǎn)稱RB)對(duì)房屋加層改造的地震響應(yīng)控制進(jìn)行了試驗(yàn)和理論研究, 論述了應(yīng)用TMD方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行“加層減震”的優(yōu)越性. 目前,鉛芯疊層橡膠支座 (LeadlaminatedRubberBearing簡(jiǎn)稱LRB)已較廣泛地應(yīng)用于房屋的基底隔震[3～5],LRB融隔震 與滯變耗能于一體,構(gòu)造簡(jiǎn)單,可靠性高.本文將這種橡膠支座引入層間隔震研究.LRB橡膠支座是*種強(qiáng) 非線性隔震元件,由其組成的減震系統(tǒng)將是*個(gè)非線性系統(tǒng),其動(dòng)力學(xué)行為及減震機(jī)理較采用 RB更為復(fù)雜,本文結(jié)合*框架結(jié)構(gòu)的加層改造對(duì)此作了探討.

加層改造房屋概況原有建設(shè)物 為*7層鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)辦公樓,其平面圖見圖1,建筑物層高為:第1層410m,第2至7層316m.各 種框架柱斷面尺寸為:1～2層0155×0155m2,3～4層0150×0150m2,5～7層0145×0145m2,砼標(biāo) 號(hào)C25.樓層梁斷面為0125×0165m2,走道梁斷面為0125×0140m2,砼標(biāo)號(hào)C20.加層層高 var script = document.createElement('script'); script.src = 'http://static.pay.baidu.com/resource/baichuan/ns.js'; document.body.appendChild (script); 圖1 結(jié)構(gòu)平面圖 316m,柱斷面0145×0145m2,梁斷面同其他樓層. 為了便于比較 分析,本文考慮了3種加層方案:(1)直接加層(普通加層方案);(2)普通疊層橡膠支座加層(RB方 案);(3)鉛芯疊層橡膠支座加層(LRB方案). 2 動(dòng)力計(jì)算模型 211 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型圖2 LRB加層減 震結(jié)構(gòu)示意圖本文取橫向考慮水平地震作用進(jìn)行分析假定,樓板在其平面內(nèi)無(wú)限剛性,用矩陣 位移法對(duì)結(jié)構(gòu)作靜力分析,求得各層等效剪切剛度,得到動(dòng)力計(jì)算的等效層模型[6]. 自下而上 各層等效層間剛度分別為91114×103、72819×103、60719×103、59713×103、47611×103 、47911×103、48415×103 kN