平扭耦聯(lián)隔震體系隔震墊阻尼分布影響研究.doc

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文平扭耦聯(lián)隔震體系隔震墊阻尼分布影響研究姓名：嚴(yán)昕申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師：王鐵成20090501中文摘要隔震體系區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，通過(guò)設(shè)計(jì)隔震層，來(lái)減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，確保結(jié)構(gòu)體系的安全。隔震技術(shù)在我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)作為正式內(nèi)容列入，國(guó)外也有類(lèi)似規(guī)范。隔震體系通過(guò)隔震層的耗能裝置來(lái)吸收并消耗地震能量，相對(duì)于傳統(tǒng)的抗震體系有著更好的耗能特性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的研究，隔震技術(shù)已經(jīng)取得了較大的研究成果。本文對(duì)隔震支座的阻尼特性進(jìn)行了研究，研究不同阻尼分布對(duì)隔震效果的影響。為了研究不同阻尼分布對(duì)隔震效果的影響，采用不同隔震墊的阻尼不同分布進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。試驗(yàn)框架為一三層鋼框架在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，運(yùn)用四個(gè)加鉛隔震支座和兩個(gè)無(wú)鉛隔震支座，進(jìn)行不同支座布置工況和不同偏心情況的平扭耦聯(lián)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。測(cè)試采用加速度傳感器、激光位移傳感器以及力傳感器進(jìn)行測(cè)量，分析時(shí)程曲線(xiàn)，比較結(jié)構(gòu)的隔震效果。研究結(jié)果表明：隔震層的水平剛度越小，結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)和絕對(duì)加速度反應(yīng)越小，隔震層的位移也相對(duì)增大；結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)當(dāng)控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，在一定范圍內(nèi)增大阻尼可以減小隔震層的相對(duì)位移；加鉛隔震墊相對(duì)于普通隔震墊可以達(dá)到更好的隔震效果：阻尼布置在偏心結(jié)構(gòu)體系中單位面積質(zhì)量較大的部分比布置在單位面積質(zhì)量較小的部分隔震效果好，其中加速度和位移響應(yīng)的最大值要小；有限元分析結(jié)果計(jì)算表明有限元計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值吻合較好。關(guān)鍵詞：隔震支座阻尼平扭耦聯(lián)有限元獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得丞空盤(pán)鱟或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：歹唄簽字日期：叩年籮月學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解苤宣盤(pán)鱟有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)苤鲞盤(pán)堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）學(xué)位論文作者簽名：歹斥導(dǎo)師簽名：簽字日期：己年多月日簽字日期：。年月；日第一章緒論引言第一章緒論隔震結(jié)構(gòu)體系通過(guò)在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層，將建筑物分為上部結(jié)構(gòu)、隔震層和下部結(jié)構(gòu)三部分。地震能量經(jīng)由下部結(jié)構(gòu)傳到隔震層，大部分被隔震層的隔震裝置吸收，僅有少部分傳到上部結(jié)構(gòu)，從而大大地減輕地震作用，提高隔震建筑的安全性。傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)是通過(guò)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)抵抗并消耗地震能量的，設(shè)計(jì)時(shí)將地震作為一種外加荷載，與作用在結(jié)構(gòu)上的其他荷載進(jìn)行組合來(lái)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足使用要求。隔震結(jié)構(gòu)則增加了專(zhuān)門(mén)的變形和耗能裝置：橡膠隔震支座和阻尼器，橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復(fù)位能力、良好的變形能力等特性，此外鉛芯橡膠隔震支庫(kù)還具有消耗地震能量的耗能特性。另一方面，傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系中，低層建筑基本自振周期與地震動(dòng)的卓越周期接近，而隔震結(jié)構(gòu)體系通過(guò)隔震層的設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)的周期延長(zhǎng)到秒，能夠有效地降低了結(jié)構(gòu)的地震加速度反應(yīng)。非規(guī)則布置隔震結(jié)構(gòu)，特別是平面扭轉(zhuǎn)非規(guī)則布置隔震結(jié)構(gòu)，近年來(lái)受到越來(lái)越多的專(zhuān)業(yè)學(xué)者的關(guān)注和重視，并進(jìn)行了不少有關(guān)方面的研究。年等人在對(duì)滑移隔震結(jié)構(gòu)的研究中指出，隔震結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)與非規(guī)則的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)相比較時(shí)可以忽略。等人通過(guò)研究多層基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在波作用下的非線(xiàn)性反應(yīng)，并與試驗(yàn)進(jìn)行比較后指出，等人的研究結(jié)論只適用于扭轉(zhuǎn)剛度大的隔震結(jié)構(gòu)，對(duì)一般的隔震結(jié)構(gòu)不適用。日本學(xué)者武田壽一采用反映隔震建筑特征的最下層剛度較低的模型，研究了偏心結(jié)構(gòu)的抗震振動(dòng)特性，結(jié)果表明合理的布置隔震裝置可以很好的抑制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)變形。國(guó)內(nèi)西安建筑科技大學(xué)的王建強(qiáng)、姚謙峰等人對(duì)基礎(chǔ)隔震偏心結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行了分析研究，研究結(jié)果表明：隨著隔震層偏心距的增大，隔震系統(tǒng)的減震效果降低，上部結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)隨著隔震層偏心距和結(jié)構(gòu)偏心距的增大而增大。華中科技大學(xué)的江宜城、唐家祥等人在對(duì)單軸偏心的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的研究中指出，通過(guò)減小隔震層的剛度偏心可以抑制整個(gè)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)變形比。第一章緒論隔震結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)體系通過(guò)在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層，將建筑物分為上部結(jié)構(gòu)、隔震層和下部結(jié)構(gòu)三部分。地震能量經(jīng)由下部結(jié)構(gòu)傳到隔震層，大部分被隔震層的隔震裝置吸收，僅有少部分傳到上部結(jié)構(gòu)，從而大大減輕地震作用，提高隔震建筑的安全性【。傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)是通過(guò)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)抵抗并消耗地震能量的設(shè)計(jì)時(shí)將地震作用作為一種外加荷載，與作用在結(jié)構(gòu)上的其他荷載進(jìn)行組合來(lái)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和使用要求。隔震結(jié)構(gòu)則增加了專(zhuān)門(mén)的變形和耗能裝置：橡膠隔震支座和阻尼器，橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復(fù)位能力、良好的變形能力等特性，此外鉛芯橡膠隔震支座同時(shí)還具有消耗地震能量的耗能特性。另一方面，傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系中，低層建筑物的基本自振周期與地震動(dòng)的卓越周期接近，而隔震結(jié)構(gòu)體系通過(guò)隔震層的設(shè)計(jì)，使隔震結(jié)構(gòu)的周期延長(zhǎng)到秒，能夠有效地降低了結(jié)構(gòu)的地震加速度反應(yīng)。隔震體系根據(jù)隔震裝置和隔震原理的區(qū)別可分為以下三類(lèi)：）采用橡膠隔震支座的隔震體系；）滑動(dòng)、移動(dòng)、滾動(dòng)及摩擦隔震體系；）懸掛、懸浮、項(xiàng)支撐隔震體系。為了達(dá)到明顯的減震效果，隔震裝置或隔震體系必須具備以下四項(xiàng)基本特性：）承載特性：隔震裝置具有較大的豎向承載能力，在建筑物使用狀況下，安全地支承著上部結(jié)構(gòu)的所有重量和使用荷載，具備很大的豎向承載力安全系數(shù)，確保建筑物在使用狀況下的絕對(duì)安全和滿(mǎn)足使用要求；）隔震特性：隔震裝置具有可變的水平剛度特性，使上部結(jié)構(gòu)在地震中的水平變形，從傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)的“放大晃動(dòng)型”變?yōu)楦粽鸾Y(jié)構(gòu)的“整體平動(dòng)型”，確保上部結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震中仍處于彈性狀態(tài)。同時(shí)，為了隔離豎向震動(dòng)，要求隔震裝置具有合適的豎向剛度，使隔震體系得豎向自振周期遠(yuǎn)離上部結(jié)構(gòu)的自振周期及場(chǎng)地（或震源）的特征周期，從而明顯有效地隔開(kāi)豎向震動(dòng)，降低上部結(jié)構(gòu)的震動(dòng)反應(yīng)；）復(fù)位特性：由于隔震裝置具有水平彈性恢復(fù)力，使隔震結(jié)構(gòu)體系在地震中具有瞬時(shí)自動(dòng)“復(fù)位”功能。地震后，上部結(jié)構(gòu)回復(fù)至初始狀態(tài)，滿(mǎn)足正常使用要求；）阻尼消能特性：隔震裝置具有足夠的阻尼，較大的阻尼可使可使上部結(jié)構(gòu)的位移明顯減少。國(guó)內(nèi)應(yīng)用前期側(cè)重于一般的以磚混為主的民用多層住宅工程，約占總量的近。年以后，應(yīng)用轉(zhuǎn)為公共建筑如辦公樓、體育場(chǎng)館、會(huì)議中心等。國(guó)外則始終主要應(yīng)用于大型公共工程，比如辦公樓、圖書(shū)館、醫(yī)院、指揮控制中心等，第一章緒論日本相對(duì)應(yīng)用在住宅工程多一些，近幾年正開(kāi)始研究民用低層住宅中的應(yīng)用。而且在高層、超高層的應(yīng)用也有一些，其相關(guān)的研究比較活躍。國(guó)內(nèi)應(yīng)用以新建工程為主，在加固和加層方面，僅有少量工程應(yīng)用，基本是用作加層。國(guó)外不僅應(yīng)用在新建工程中，而且應(yīng)用在舊有的具有歷史意義的建筑物的加固，如美國(guó)有高的鹽湖城市政大樓、層的洛杉磯市政大樓、意大利的圣彼得教堂、新西蘭的舊議會(huì)大廈等。年日本阪神地震后，為提高房屋安全性和改造需要，年日本完成了對(duì)一棟年建成的層的辦公樓的中間層隔震加固，這也是當(dāng)時(shí)世界上第一棟采用層間隔震技術(shù)的高層建筑。隔震基礎(chǔ)體系的發(fā)展概況早期發(fā)展概況基礎(chǔ)隔震在工程中應(yīng)用的歷史可追溯到一千多年前，我國(guó)許多完好保存至今的古建筑就是很好的實(shí)例。北京故宮是世界上現(xiàn)存最大最完整的古建筑群，設(shè)有糯米加石灰的柔性減震支座層，容許上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間在地震時(shí)產(chǎn)生滑動(dòng)或摩擦，這與現(xiàn)代的基礎(chǔ)隔震有異曲同工的效果。始建于唐朝的西安小雁塔（公元年），為密檐式方形磚構(gòu)建筑，平面呈方形，底邊各長(zhǎng)，塔身寬度自下而上逐漸遞減，愈上愈窄，全部輪廓呈現(xiàn)出嬌媚舒暢的錐形形狀，現(xiàn)存級(jí)，高約。塔基用夯土筑成一個(gè)半圓球體，土層深而廣，塔身結(jié)構(gòu)重心偏下，類(lèi)似“不倒翁”結(jié)構(gòu)，在地震作用下，壓力均勻分散，能通過(guò)整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生晃動(dòng)摩擦消耗地震能量。史載該塔歷經(jīng)余次地震，大地震曾使該塔次開(kāi)裂，又次復(fù)合，迄今仍巍然屹立。在國(guó)外也有不少古建筑由于采用了消能、隔震的結(jié)構(gòu)控制措施而在多次大地震后得以幸存。但是，古建筑的結(jié)構(gòu)控制措施是古代能工巧匠憑經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)實(shí)現(xiàn)的，并沒(méi)有形成理論體系。為追求更高的抗震安全性，在世紀(jì)末，專(zhuān)家學(xué)者們就設(shè)想在建筑物上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間設(shè)置滑移層或緩沖層，作為隔離裝置，阻止強(qiáng)大的地震能量向上傳遞，這是基礎(chǔ)隔震技術(shù)的思想萌芽。年，冠以最早的隔震建筑名稱(chēng)的帝國(guó)飯店在東京建成，設(shè)計(jì)人懷特用密集的短樁穿過(guò)表層硬土，插到軟泥土層底部，利用軟泥土層作為“防止災(zāi)難性沖擊的隔震墊”，當(dāng)時(shí)引起了極大的爭(zhēng)論和關(guān)注。在年的關(guān)東大地震中該建筑保持完好，經(jīng)受了地震的考驗(yàn)，而其它建筑物普遍嚴(yán)重破壞。年中村太郎提出了吸收地震能量的必要性和增加阻尼器的做法。這正是以前各種隔震方案所忽略的。雖然限于當(dāng)時(shí)的理論和技術(shù)水平，這些隔震方案大都沒(méi)有實(shí)施，但隔震思想已經(jīng)逐漸有了清晰的輪廓，所提出的概第一章緒論念已具備了現(xiàn)代隔震機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的基本要素。國(guó)外的發(fā)展概況世紀(jì)初，法國(guó)、日本、新西蘭、美國(guó)、英國(guó)等學(xué)者分別以不同的形式提出了隔震減震的設(shè)想。包括在基礎(chǔ)與建筑物之間鋪設(shè)滑石或云母作隔震層的隔震方法，以彈簧及球體進(jìn)行隔震的方法，柔弱底層的減震構(gòu)想（方法）等。日本學(xué)者還提出了隔震體系應(yīng)兼?zhèn)溟L(zhǎng)周期和吸收地震能量?jī)煞N特性。這些概念己經(jīng)具備現(xiàn)代隔震技術(shù)和系統(tǒng)的基本要素。但由于受當(dāng)時(shí)理論和技術(shù)發(fā)展水平的限制，設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法和技術(shù)及試驗(yàn)方法等多方面的不成熟，還不能進(jìn)行定量的分析計(jì)算，這些思想較難在工程中應(yīng)用。世紀(jì)年代以來(lái)，新西蘭、日本、美國(guó)等多地震的國(guó)家對(duì)隔震系統(tǒng)投入相當(dāng)多的人力物力，開(kāi)展了深入系統(tǒng)的理論、試驗(yàn)研究，取得了卓有成效的成果。年，新西蘭學(xué)者等率先開(kāi)發(fā)出了實(shí)用的隔震元件一鉛芯橡膠支座，大大推動(dòng)了隔震技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。年在新西蘭完成的政府辦公大樓，是世界上首座采用鉛芯橡膠墊的隔震建筑，該大樓設(shè)計(jì)人員從年開(kāi)始對(duì)各類(lèi)阻尼耗能器進(jìn)行比較分析，以選擇最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。年日本建成第一棟現(xiàn)代隔震建筑，是一座二層民宅。年，美國(guó)建成的加州圣丁司法事務(wù)中心是美國(guó)的第一棟隔震建筑，也是世界上第一座采用高阻尼橡膠隔震支座的建筑同時(shí)，美國(guó)、法國(guó)等也作了一些摩擦隔震的建筑。年代初期，應(yīng)用隔震技術(shù)，對(duì)有近百年歷史的鹽湖城市政大樓進(jìn)行了加固，同時(shí)也越來(lái)越多地應(yīng)用在橋梁上。在發(fā)展中國(guó)家，如印尼、智利、亞美尼亞等也在聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展署）的支持下，對(duì)低造價(jià)隔震元件的應(yīng)用進(jìn)行探索，建造了一些試點(diǎn)工程。馬來(lái)西亞橡膠研究所研制開(kāi)發(fā)了自己的橡膠隔震支座。到九十年代中期，美、日、新、法、意等國(guó)建造了棟左右的采用橡膠支座的隔震建筑和橋梁。隔震技術(shù)由研究階段逐漸進(jìn)入了一個(gè)推廣應(yīng)用階段。進(jìn)入到上世紀(jì)年代，隔震結(jié)構(gòu)的理論分析日漸成熟，分析模型已經(jīng)由簡(jiǎn)單的單質(zhì)點(diǎn)分析模型、多質(zhì)點(diǎn)模型發(fā)展到三維空間模型。等開(kāi)發(fā)了隔震結(jié)構(gòu)專(zhuān)用的三維非線(xiàn)性動(dòng)力分析程序，這是一款專(zhuān)門(mén)用于隔震結(jié)構(gòu)計(jì)算的軟件，能用于計(jì)算隔震結(jié)構(gòu)的各種數(shù)值【】【。新西蘭學(xué)者、美國(guó)學(xué)者等都相繼寫(xiě)出了關(guān)于橡膠隔震系統(tǒng)理論研究和應(yīng)用的專(zhuān)著，系統(tǒng)地總結(jié)了隔震元件和體系的構(gòu)成、各種分析模型、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和工程應(yīng)用方面的成果】【】【。同時(shí)，各國(guó)（美國(guó)、日本、新西蘭等）相繼推出自己的更加詳盡和嚴(yán)格的隔震建筑設(shè)計(jì)規(guī)范和隔震支座的質(zhì)量和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，以保證其在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)的可靠性。隔震元件特別是橡膠支座的生產(chǎn)開(kāi)始向工業(yè)化方向發(fā)展。隔震橡膠支座的尺第一章緒論寸和應(yīng)用的范圍越來(lái)越大。大型試驗(yàn)和檢測(cè)設(shè)備也不斷發(fā)展，使得大型隔震支座的足尺試驗(yàn)成為可能，相應(yīng)的高性能、大直徑的橡膠支座開(kāi)發(fā)和應(yīng)用發(fā)展很快。從國(guó)外隔震研究和應(yīng)用的歷程來(lái)看，以橡膠隔震支座為主流的現(xiàn)代隔震技術(shù)從系統(tǒng)研究到廣泛應(yīng)用大致經(jīng)歷了三十年左右的時(shí)間。這期間共過(guò)大量的理論研究、試件和模型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、試點(diǎn)工程建設(shè)。經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展、完善，隔震技術(shù)進(jìn)入一個(gè)比較成熟的階段，美國(guó)、日本、新西蘭、意大利等都頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、指南或規(guī)范。國(guó)外的隔震技術(shù)開(kāi)始主要應(yīng)用在辦公樓、政府機(jī)構(gòu)、生命線(xiàn)工程等比較重要的建筑，并且呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。進(jìn)入到上個(gè)世紀(jì)年代后期，隔震建筑在日本開(kāi)始向民用住宅發(fā)展，而且應(yīng)用量比較穩(wěn)定地逐漸增加。而在美國(guó)、新西蘭等國(guó)家，由于規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于嚴(yán)格等原因，深入研究多，工程應(yīng)用基本上處于一個(gè)少量階段。另外一個(gè)特點(diǎn)是國(guó)外將隔震技術(shù)應(yīng)用在具有歷史價(jià)值的建筑的抗展加固，如美國(guó)的鹽湖城市政大樓、新西蘭的惠靈頓舊議會(huì)大廈和議會(huì)圖書(shū)館等。國(guó)內(nèi)的發(fā)展概況年，李立進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析，提出了砂墊層隔震思想在八十年代在北京中關(guān)村建成了我國(guó)第一棟四層磚混砂墊層隔震建筑。年，劉德馨、李立發(fā)展了多層房屋滑移隔震機(jī)構(gòu)的分析模型及其非線(xiàn)性地震反應(yīng)分析方法。年，高云學(xué)、楊玉成等進(jìn)行了多層磚房模型的隔震試驗(yàn)，證實(shí)了隔震效果和結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度沿結(jié)構(gòu)高度的分布規(guī)律。同年張曉臨和宋秉澤教授研究了多層隔震結(jié)構(gòu)的滑移和搖擺問(wèn)題，并進(jìn)行了輸入正弦波的振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)。郭春雨、龔思禮對(duì)基底滑動(dòng)摩擦隔震建筑在同時(shí)受到水平和豎直雙向地震作用時(shí)的結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行了分析，張作運(yùn)對(duì)該結(jié)構(gòu)的水平搖擺及水平扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振動(dòng)情況進(jìn)行了分析。年前后，劉德馨等對(duì)摩擦和限位消能元件相結(jié)合的基礎(chǔ)隔震體系進(jìn)行了理論分析，并提出了實(shí)用設(shè)計(jì)方法吼進(jìn)入年代后，橡膠支座隔震技術(shù)的研究逐漸趨于成熟，隨著隔震橡膠支座的國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)，此項(xiàng)技術(shù)己成為工程應(yīng)用的主流。以周福霖、周錫元、唐家祥等為代表的一批學(xué)者在隔震結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、橡膠支座產(chǎn)品性能檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)、施工技術(shù)，特別是在橡膠隔震支座國(guó)產(chǎn)化等方面開(kāi)展了全方位的研究工作，逐步在我國(guó)開(kāi)發(fā)出了橡膠支座隔震建筑的成套技術(shù)。我國(guó)第一棟采用橡膠隔震支座的基礎(chǔ)隔震房屋是汕頭市陵海路八層框架結(jié)構(gòu)商住樓。該示范樓由聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織資助，周福霖主持研究設(shè)計(jì)與建造，年月建第一章緒論成。與非隔震樓相比，地震反應(yīng)降為，大幅提高房屋安全性，造價(jià)節(jié)省，既安全又經(jīng)濟(jì)，為隔震技術(shù)的推廣應(yīng)用做出了重要貢獻(xiàn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的隔震研究，總的來(lái)說(shuō)，向高層和超高層隔震（包括層間隔震）、三維隔震（包括豎向）和智能化控制應(yīng)用發(fā)展，這必然帶來(lái)大型支座復(fù)雜應(yīng)力下的可靠性研究、豎向和三維隔震元件開(kāi)發(fā)、高層和超高層隔震結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)分析和設(shè)計(jì)方法等的發(fā)展。年太原建成一棟九層摩擦滑移隔震房屋，并于年進(jìn)行了成功試推。到上個(gè)世紀(jì)末，摩擦滑移隔震的應(yīng)用發(fā)展基本進(jìn)入了少量應(yīng)用階段。上個(gè)世紀(jì)年代后期，我國(guó)學(xué)者開(kāi)始關(guān)注橡膠支座隔震技術(shù)。上個(gè)世紀(jì)年代末至年代初期，華中理工大學(xué)唐家祥等在國(guó)家自然基金會(huì)的支持下，對(duì)橡膠支座隔震元件和體系進(jìn)行了系統(tǒng)的理論、試驗(yàn)和應(yīng)用研究，并率先自主開(kāi)發(fā)了橡膠支座產(chǎn)品。年，編著出版了國(guó)內(nèi)第一部建筑隔展專(zhuān)著建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震。年，首次對(duì)橡膠支座的耐久性機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比研究，提出了科學(xué)解釋【】。接著，又對(duì)豎向隔震進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了一些有價(jià)值的成果。年以來(lái)，配合當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范（程）、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的編制和工程應(yīng)用，對(duì)橡膠支座進(jìn)行了大量的性能試驗(yàn)。同期，周福霖等對(duì)橡膠支座隔震技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)行了探索，特別是在工程應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)編制方面，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)隔震技術(shù)應(yīng)用起了較大的積極作用，并指導(dǎo)建成國(guó)內(nèi)第一家專(zhuān)業(yè)的橡膠隔震支座生產(chǎn)廠(chǎng)家。年，作了橡膠支座隔震框架的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和大量的常用的橡膠隔震支座的性能試驗(yàn)研究。年，周福霖編著出版了工程結(jié)構(gòu)減震控制一書(shū)。年，劉文光等對(duì)大直徑橡膠支座的力學(xué)性能進(jìn)行了足尺試驗(yàn)，也對(duì)橡膠支座的耐久和耐火性能進(jìn)行了試驗(yàn)研列】。年，益為堅(jiān)、黃為明等對(duì)橡膠支座的性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。年，張敏政等對(duì)鉛芯橡膠支座的性能作了試驗(yàn)研究。上個(gè)世紀(jì)年代初期，周錫元、劉季、周福霖等聯(lián)合承擔(dān)了國(guó)家“八五”重大攻關(guān)課題砌體結(jié)構(gòu)隔震減震方法及其工程應(yīng)用，開(kāi)展了從理論到應(yīng)用的系統(tǒng)研究，并進(jìn)行了橡膠支座動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)和實(shí)際工程的動(dòng)力測(cè)試。該課題年底通過(guò)鑒定和驗(yàn)收，并被列為建設(shè)部重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。這是國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)、研究人員聯(lián)合攻關(guān)的成果，也是橡膠支座隔震技術(shù)的研究已經(jīng)初步系統(tǒng)化、實(shí)用化的一個(gè)標(biāo)志。年，周錫元等針對(duì)工程應(yīng)用，對(duì)橡膠支座的穩(wěn)定性和臨界荷載、橡膠支座及其與柱串聯(lián)系統(tǒng)的水平剛度計(jì)算方法、橡膠支座的限位與保護(hù)、簡(jiǎn)化計(jì)算設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行了深入的理論和試驗(yàn)研究。第一章緒論年，施衛(wèi)星等進(jìn)行了橡膠支座的試驗(yàn)和研制工作。同期，中高烈度區(qū)如山西、云南、陜西、江蘇、甘肅等都相繼開(kāi)展了橡膠支座的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究。到上個(gè)世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)研究已經(jīng)取得了大量成果，包括橡膠支座性能測(cè)試和檢測(cè)技術(shù)、施工要求、隔震結(jié)構(gòu)體系的實(shí)用設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn)、隔震支座節(jié)點(diǎn)作法及隔震層構(gòu)造措施等，基本形成了橡膠支座隔震建筑的成套技術(shù)。本世紀(jì)初，我國(guó)相繼頒布了隔震技術(shù)相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)圖集，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)的隔震技術(shù)也進(jìn)入了成熟應(yīng)用的階段。這些標(biāo)準(zhǔn)主要包矧】【】：建筑隔震橡膠支座產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了隔震支座的定義、分類(lèi)、性能要求及檢驗(yàn)方法等。該標(biāo)準(zhǔn)年月發(fā)布，年月實(shí)施。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中專(zhuān)門(mén)新增第章隔震與消能減震設(shè)計(jì)，規(guī)定了隔震建筑的適用范圍、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、驗(yàn)算要求、構(gòu)造措施和要求等。該規(guī)范年月發(fā)布，年月實(shí)施。建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖（），國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集，該圖集適用于橡膠隔震支座等部件組成的隔震層的結(jié)構(gòu)布置、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、構(gòu)造連接等方面的標(biāo)準(zhǔn)做法，指導(dǎo)廣大設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確理解隔震層相關(guān)做法。該標(biāo)準(zhǔn)圖集年月發(fā)布，年月執(zhí)行。進(jìn)入到世紀(jì)，對(duì)隔震技術(shù)的研究有了進(jìn)一步發(fā)展。大直徑橡膠支座性能、隔震加固、三維隔震和混合隔震系統(tǒng)、高層和超高層隔震、層間隔震、隔震系統(tǒng)保護(hù)裝置等成為隔震研究的新熱點(diǎn)。年，徐忠根等對(duì)北京某磚混結(jié)構(gòu)的大型醫(yī)院采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)的加固方案，進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析和施工工法研剄引。朱玉華、呂西林等對(duì)鉛芯橡膠隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多向地震輸入的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，得出了水平雙向地震動(dòng)輸入時(shí)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)比單向輸入時(shí)小，而三向地震動(dòng)作用下同比有明顯增加，豎向與水平地面運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響不能忽視；采用雙線(xiàn)性與粘滯的組合分析模型模擬鉛芯的滯回特性，計(jì)算結(jié)果與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果符合較好【】。接著，又對(duì)滑移板橡膠支座組合隔震系統(tǒng)進(jìn)行了多向地震輸入的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究和建立了組合支座的分析模型，得出了滑移系數(shù)大小對(duì)隔震效果的影響和豎向地震輸入對(duì)水平隔震效果有顯著影響，同時(shí)橡膠支座會(huì)有拉應(yīng)力出現(xiàn)【】【。年，李黎等對(duì)土耳其的一棟框剪結(jié)構(gòu)的十層住宅的基礎(chǔ)隔震加固方案進(jìn)行了計(jì)算分析，并提出了詳細(xì)的構(gòu)造措施和混凝土柱和剪力墻下的支座安裝工法【。年，徐忠根等對(duì)某實(shí)際工程二層大平臺(tái)與平臺(tái)上多塔樓之間設(shè)置隔震層的隔震效果進(jìn)行了計(jì)算分析【】【。年，李宏男、吳香香等對(duì)場(chǎng)地條件、第一章緒論隔震支座布置、上部結(jié)構(gòu)剛度、豎向地震動(dòng)等因素對(duì)橡膠支座隔震結(jié)構(gòu)的高寬比限值的影響【】【】【刪。年，施衛(wèi)星等對(duì)盆式支座和橡膠支座組成的組合支座在跨度達(dá)的巨型析架的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，分析了高位隔震的特點(diǎn)，驗(yàn)證了該大型組合支座具有同時(shí)釋放溫度應(yīng)力和減輕地震作用的效果【。年，麥敬波、周福霖對(duì)橡膠支座和彈性滑板支座并聯(lián)復(fù)合隔震體系的力學(xué)特性、參數(shù)分析模型、設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化、時(shí)程分析算法等進(jìn)行了比較詳細(xì)的研究年，劉文光等對(duì)橡膠支座的壓縮、拉伸、回轉(zhuǎn)、屈曲等各種性能進(jìn)行了深入研究，同時(shí)對(duì)大高寬比隔震建筑進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，提出了應(yīng)用剪切型兩質(zhì)點(diǎn)計(jì)算模型和高寬比影響系數(shù)的大高寬比建筑地震反應(yīng)預(yù)測(cè)方法和實(shí)用設(shè)計(jì)方法【】【。年，徐龍河等對(duì)基礎(chǔ)隔震磁流變阻尼器的混合控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了算例驗(yàn)證。年，孟慶利、張敏政等對(duì)基礎(chǔ)隔震上部結(jié)構(gòu)變剛度阻尼半主動(dòng)控制的混合隔震體系和三維隔震體系進(jìn)行了理論和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了其有效性。年，蘇經(jīng)宇、趙亞敏、曾德民等研發(fā)了碟形彈簧和橡膠支座組成的三維隔震支座，并進(jìn)行了橡膠支座隔震體系、三維隔震支座體系、磁流變阻尼器橡膠支座混合隔震體系的一系列振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了三維隔震支座和混合隔震體系的有效性，并提出了存在問(wèn)題和今后可能的研究方向。年，薛素鐸、莊鵬等設(shè)計(jì)、制造了形狀記憶合金和橡膠支座組成的復(fù)合隔震支座及其改進(jìn)型【】。年，祁皚等對(duì)層間隔震技術(shù)的工作機(jī)理、地震反應(yīng)特點(diǎn)、影響隔震效果的主要參數(shù)等進(jìn)行了深入的理論和數(shù)值分析，提出了層間隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路。橡膠支座隔震系統(tǒng)發(fā)展概述近二三十年來(lái)，由于大量強(qiáng)震記錄的積累，結(jié)構(gòu)非彈性動(dòng)力分析方法的趨于成熟，振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研制成功，特別是實(shí)用的隔震元件（疊層鋼板橡膠墊）的開(kāi)發(fā)取得了重大進(jìn)展，基礎(chǔ)隔震技術(shù)已經(jīng)從理論探索、實(shí)驗(yàn)研究階段，發(fā)展到示范應(yīng)用和推廣使用階段。疊層鋼板橡膠支座主要適合于一定高度的剛性結(jié)構(gòu)、磚石或鋼混結(jié)構(gòu)。七十年代初，新西蘭的科研技術(shù)人員率先開(kāi)發(fā)了可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的隔震元件（鉛芯疊層橡膠墊），大大推動(dòng)了隔震技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。加鉛芯后的橡膠支座的臨界阻尼比從增加到一，這樣，即使不用其它的阻尼器也可以滿(mǎn)第一章緒論足隔震設(shè)計(jì)的阻尼要求，而且具有價(jià)廉的優(yōu)勢(shì)。世界上首座使用鉛芯橡膠支座的建筑是年在新西蘭建造的惠靈頓威廉克雷頓大樓，這是一座四層高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)辦公樓，緊靠惠靈頓斷層。疊層橡膠支座隔震體系是將整個(gè)上部結(jié)構(gòu)放置在疊層橡膠支座上，由橡膠支座構(gòu)成隔震層，以減少地震能量向上部傳遞?，F(xiàn)在，常用的疊層橡膠支座有標(biāo)準(zhǔn)橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等多種。我國(guó)學(xué)者在年代后期開(kāi)始關(guān)注橡膠支座隔震技術(shù)，年代后橡膠支座隔震技術(shù)的研究逐漸趨于成熟。年代以來(lái)國(guó)內(nèi)進(jìn)行了橡膠隔震支座研制、隔震結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、橡膠支座產(chǎn)品性能檢驗(yàn)、檢測(cè)技術(shù)、施工技術(shù)等全方位的系統(tǒng)研究工作，提出了橡膠支座隔震建筑的成套技術(shù)。目前，我國(guó)建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“疊層橡膠隔震支座隔震技術(shù)規(guī)程”已經(jīng)出臺(tái)，新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（）中，已經(jīng)增加了隔震和消能減震設(shè)計(jì)的專(zhuān)門(mén)章節(jié)。采用橡膠墊隔震的優(yōu)點(diǎn)己得到了廣泛的認(rèn)同。本文的主要研究工作經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展研究，如今基礎(chǔ)隔震技術(shù)已經(jīng)系統(tǒng)化、實(shí)用化，它包括摩擦滑移系統(tǒng)、疊層橡膠支座系統(tǒng)、摩擦擺系統(tǒng)等等，其中目前工程界最常用的是疊層橡膠支座隔震系統(tǒng)。這種隔震系統(tǒng)，性能穩(wěn)定可靠，采用專(zhuān)門(mén)的疊層橡膠支座作為隔震元件，該支座是由一層層的薄鋼板和橡膠相互盛置，經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的硫化工藝粘合而成，其結(jié)構(gòu)、配方、工藝需要特殊的設(shè)計(jì)，屬于一種橡膠厚制品。目前常用的橡膠隔震支座有：天然橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等。以前研究的某些結(jié)論局限于一定的計(jì)算模型和基本假定，缺乏普遍性；還有待進(jìn)一步的深入研究。其中，隔震墊阻尼分布的對(duì)隔震效果的影響還有待進(jìn)一步的研究。針對(duì)以上情況，本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下所示：擬根據(jù)隔震支座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和力學(xué)特性討論分析多個(gè)模型的分析特點(diǎn)和適用性。擬研究隔震層的水平剛度與結(jié)構(gòu)的位移和絕對(duì)加速度以及隔震層的位移之間的關(guān)系。擬研究結(jié)構(gòu)的阻尼比與隔震層的相對(duì)位移的關(guān)系，求出最佳阻尼比。完成鋼框架振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，尋求阻尼分布在偏心結(jié)構(gòu)中的最佳布置以及不同阻尼分布隔震效果的對(duì)比分析。擬運(yùn)用軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行模擬，來(lái)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的合理性，以及尋求阻尼分布在偏心結(jié)構(gòu)中的最佳布置以及不同阻尼分布隔震效果的對(duì)比分析。第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論隔震結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型隔震結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型由文獻(xiàn)】表述如下：隨著人們對(duì)地震和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性認(rèn)識(shí)程度的加深，在過(guò)去幾十年中結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展，大致上可以分為靜力、反應(yīng)譜和動(dòng)力三個(gè)階段。（）靜力理論階段年日本學(xué)者大森房吉提出震度法的概念。該理論認(rèn)為：結(jié)構(gòu)物所受到的地震作用，可以簡(jiǎn)化為作用于結(jié)構(gòu)的等效水平靜力，其大小等于結(jié)構(gòu)重力荷載乘以地震系數(shù)，即（）式中口：地震動(dòng)最大水平加速度：重力加速度：地震系數(shù)，其數(shù)值與結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性無(wú)關(guān)此一理論提出時(shí)，一般認(rèn)為結(jié)構(gòu)是剛性的，故結(jié)構(gòu)上任何一點(diǎn)的振動(dòng)加速度均等于地震動(dòng)加速度，結(jié)構(gòu)上各部位單位質(zhì)量所受到的地震力是相等的。（）反應(yīng)譜理論階段上世紀(jì)年代美國(guó)受日本地震工程研究工作的啟發(fā)，開(kāi)展了強(qiáng)地震動(dòng)加速度過(guò)程的觀(guān)測(cè)和記錄，并于年月日取得了具有典型強(qiáng)地震動(dòng)特性的。記錄。至年代，美國(guó)己經(jīng)取得了不少有工程意義的地震記錄，豐富了人們對(duì)地震動(dòng)工程特性的認(rèn)識(shí)，從而促進(jìn)了抗震設(shè)計(jì)理論的重大發(fā)展，使抗震理論進(jìn)入了反應(yīng)譜階段。年代初，美國(guó)明確提出了利用地震記錄計(jì)算反應(yīng)譜的概念，年代初，。將此設(shè)想加以實(shí)現(xiàn)。由子反應(yīng)譜理論比較準(zhǔn)確而又簡(jiǎn)單的反映了地震動(dòng)的特性，并根據(jù)強(qiáng)震觀(guān)測(cè)資料提出了實(shí)用的數(shù)據(jù)，在國(guó)際上得到了廣泛的承認(rèn)。年代，這一抗震理論已基本取代了震度法，從而在抗震設(shè)計(jì)領(lǐng)域確立了反應(yīng)譜理論的主導(dǎo)地位。反應(yīng)譜理論考慮了結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與地震動(dòng)特性之間的動(dòng)力關(guān)系，通過(guò)反應(yīng)譜來(lái)計(jì)算由結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性（自振周期、振型和阻尼比）所產(chǎn)生的共振效應(yīng)，但其計(jì)算第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論公式仍保留了早期靜力理論的形式。地震時(shí)結(jié)構(gòu)所受到的最大水平基底剪力，即總水平地震作用為，（）（）式中，為地震系數(shù)，（）是加速度反應(yīng)譜。（）與地震動(dòng)最大加速度口比值，它表示地震時(shí)結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度的放大倍數(shù)，即（型（）口（）動(dòng)力分析理論階段年代中期以來(lái)，各國(guó)又相繼發(fā)生了一些強(qiáng)震，除取得了大量的地震動(dòng)數(shù)據(jù)外，還取得了很多結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)一記錄，更重要的是取得了一些受到地震嚴(yán)重破壞的結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄，從而促進(jìn)了地震工程研究的迅速發(fā)展。從表征地震動(dòng)的振幅、頻譜和持時(shí)三要素來(lái)看，靜力理論考慮了結(jié)構(gòu)振動(dòng)的振幅最大值，反應(yīng)譜理論雖然同時(shí)考慮了結(jié)構(gòu)各頻段振幅的最大值和頻譜兩個(gè)要素，但是這個(gè)因素卻始終未能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論中得到明確的反映。年美國(guó)圣費(fèi)爾南多地震的震害，使人們清楚的認(rèn)識(shí)到地震持時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞作用，從而推動(dòng)了采用地震動(dòng)加速度過(guò)程來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)反應(yīng)的動(dòng)力方法的研究。時(shí)程分析法將地震波按時(shí)段進(jìn)行數(shù)值化后，輸入結(jié)構(gòu)體系的振動(dòng)微分方程，采用逐步積分法，如線(xiàn)性加速度法、一法、一目法或法，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈性或彈塑性動(dòng)力反應(yīng)分析，計(jì)算出結(jié)構(gòu)在整個(gè)地震過(guò)程中的振動(dòng)狀態(tài)，給出各個(gè)時(shí)刻各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形，以及構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸的順序。此一新理論不但考慮了地震動(dòng)的持時(shí)，更進(jìn)一步地考慮了地震動(dòng)過(guò)程中反應(yīng)譜理論所不能概括的其他特性，如可以說(shuō)明結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)理和確定結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)等。從結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形兩個(gè)方面來(lái)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的安全和抗震可靠度。建筑隔震橡膠支座分析模型根據(jù)文獻(xiàn)，建筑橡膠隔震支座是隔震建筑的關(guān)鍵部件，主要用于隔離水平震動(dòng)。因此正確選用計(jì)算水平剛度的力學(xué)模型，是決定隔震建筑結(jié)構(gòu)分析結(jié)果是否合理的關(guān)鍵。常用的隔震支座一般有：普通橡膠支座（，簡(jiǎn)稱(chēng)），鉛芯橡膠支座（，簡(jiǎn)稱(chēng)），滑動(dòng)支座、支座等；和隔震支座配套使用的阻尼器一般有：鉛阻尼器、軟鋼阻尼器、油阻尼器等各種粘滯阻尼器和滯變阻尼器。第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論隔震支座力學(xué)模型隔震支座的力學(xué)模型的選用應(yīng)該與結(jié)構(gòu)分析的要求相適應(yīng)，并能滿(mǎn)足一定的精度要求。一般說(shuō)來(lái)，由于支座均具有較大的阻尼或者說(shuō)滯回耗能性能，力學(xué)模型的采用應(yīng)該合理考慮這些特性。下面介紹最常用的隔震支座力學(xué)模型哺。等效線(xiàn)性（線(xiàn)彈性）模型用一個(gè)線(xiàn)性剛度和一個(gè)阻尼來(lái)等效支座的力學(xué)性能是最簡(jiǎn)單的模型，也是隔震建筑結(jié)構(gòu)分析時(shí)最常用的模型，如圖所示。采用等效線(xiàn)性模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算時(shí)，支座力學(xué)模型參數(shù)的確定往往需要進(jìn)行多次迭代計(jì)算才能得到足夠精度的計(jì)算結(jié)果，因此該分析方法稱(chēng)作等效線(xiàn)性化方法，相應(yīng)力學(xué)模型的參數(shù)也被稱(chēng)為等效剛度和等效粘滯阻尼比。在確定等效線(xiàn)性模型的力學(xué)參數(shù)時(shí)，線(xiàn)性剛度一般采用切線(xiàn)剛度或割線(xiàn)剛度，單方向的線(xiàn)性恢復(fù)力和位移關(guān)系為（），移，位移，圖恢復(fù)力和位移當(dāng)把隔震支座的阻尼力單獨(dú)分析時(shí)，單方向的抗力可表示為以（）枯滯型阻尼一般和振動(dòng)頻率有關(guān)，其模型參數(shù)通常用等效粘滯阻尼比來(lái)表示孝嘉寺（）。砌：拖、式中，亭是等效粘滯阻尼比；是等效阻尼耗能面積；形是彈性恢復(fù)力做功面第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論積；是等效線(xiàn)性剛度；是等效粘滯阻尼系數(shù)，一般由試驗(yàn)測(cè)定，對(duì)于承受豎向荷載的粘滯阻尼，有孝（）式中，尸是支座豎向荷載；是隔震結(jié)構(gòu)第一自振周期；是重力加速度；，、分別是支座的恢復(fù)力和位移。鉛芯橡膠支座、具有非線(xiàn)性特性的高阻尼橡膠支座、各種非線(xiàn)性粘滯型阻尼器、滯變型阻尼器可以適用等效線(xiàn)性模型，特別是采用等效線(xiàn)性化方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，也采用該模型來(lái)模擬其它各種類(lèi)型支座的力位移關(guān)系。雙向線(xiàn)彈性支座可看作在兩個(gè)方向是相互獨(dú)立的。為了加速動(dòng)力方程的求解過(guò)程，在實(shí)際求解過(guò)程中，所有的線(xiàn)彈性單元可以合成為，。，設(shè)其剛度中心為（。，），相對(duì)于隔震層質(zhì)心（，）的剛度偏心為，。且，。一圪恢復(fù)力位移關(guān)系為：，？一，“，）（），（“；一“，）（），“，“，“，（）式中，打，（訝；），如，工，為第個(gè)支座的、方向剪切剛度及坐標(biāo)。所有的線(xiàn)性阻尼器支座可以合成為合成阻尼：，合成阻尼中心（。，），相對(duì)于隔震層質(zhì)心（占，匕）的阻尼偏心為巳。矗，一。阻尼恢復(fù)力一位移關(guān)系為：？一，“，）（）；一“，）（），“夕；“；（）其中，勺，（；工；），氣、勺、和少，為第個(gè)支座的、方向阻尼及坐標(biāo)。對(duì)于具有方向性的單向線(xiàn)彈性支座來(lái)說(shuō)，設(shè)其與主坐標(biāo)軸軸所成的角度為第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論，則彈性恢復(fù)力和位移關(guān)系乏）后。；目七。；：護(hù)：）阻尼恢復(fù)力和位移關(guān)系置）。曰；秒。；：秒目髻：）隔震支座性能概述天然橡膠隔震支座性能概述（）（）由文獻(xiàn)】和文獻(xiàn)】，天然橡膠隔震支座由薄橡膠層和薄鋼板層交互疊置，經(jīng)高溫、加壓并硫化制作而成。支座內(nèi)部橡膠除天然橡膠外，還添加有填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和防老化劑等。橡膠隔震支座的幾何特性由第一形狀系數(shù)，和第二形狀系數(shù)來(lái)反映，第一形狀系數(shù)和第二形狀系數(shù)分別被定義為：。橡膠膠約束表面積。支座直徑橡膠自由表面積橡膠層總厚度，通常認(rèn)為與橡膠隔震支座的豎向性能和支座界限性能相關(guān)，通常認(rèn)為與橡膠隔震支座的水平性能相關(guān)，并與橡膠支座的穩(wěn)定性有關(guān)。橡膠隔震支座的水平剛度主要與橡膠材料和橡膠層的總厚度相關(guān)，因此在橡膠層總厚度相同的條件下，減少橡膠層單層厚度來(lái)增加支座豎向剛度的同時(shí)，水平剛度未改變，并且支座仍具有相同的變形能力。隔震結(jié)構(gòu)中使用的橡膠隔震支座根據(jù)橡膠材料（邵氏硬度、或剪切彈性模量等）的不同，可以劃分成三類(lèi)。早期的隔震技術(shù)研究試驗(yàn)和工程應(yīng)用多采用這一區(qū)域的橡膠支座進(jìn)行。由于值偏大，隔震支座水平剛度偏大，現(xiàn)逐漸被第二類(lèi)剪切彈性模量（低彈性）的天然橡膠隔震支座所取代，以期獲得更理想的隔震效果。低彈性橡膠隔震支座與中彈性橡膠隔震支座相比，水平剛度性能和極限變形能力更適合降低隔震結(jié)構(gòu)的最大加速度和層間剪力反應(yīng)。第三類(lèi)是剪切彈性模量的天然橡膠隔震支座，這類(lèi)隔震支座主要和滑板支撐配合使用，能夠擴(kuò)大隔震結(jié)構(gòu)在高層和超高層隔震領(lǐng)域的應(yīng)用。橡膠材料的特征是彈性低、變形能力大。應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為反形非線(xiàn)性。橡膠材料的物理性能優(yōu)彈性模量、剪切模量、破壞延伸率等。彈性模量就是當(dāng)延第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論伸率為時(shí)的模量。橡膠為非壓縮性材料（體積變化很小），泊松比約為。橡膠材料的常數(shù)的計(jì)算和試驗(yàn)方法，根據(jù)防振橡膠的橡膠材料和加硫橡膠的物理試驗(yàn)方法的規(guī)定采用。評(píng)價(jià)天然橡膠隔震支座力學(xué)性能的指標(biāo)有豎向剛度特性、界限壓縮剛度、水平有效剛度和極限剪切變形能力等。天然橡膠隔震支座的設(shè)計(jì)豎向壓力早期在以下，近年隔震支座設(shè)計(jì)豎向壓力有逐漸增加的趨勢(shì)，高壓縮應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果顯示隔震結(jié)構(gòu)在壓力以下時(shí)，其力學(xué)性能穩(wěn)定。日本常用的設(shè)計(jì)豎向壓力為時(shí)，地震時(shí)短期內(nèi)的設(shè)計(jì)豎向壓力不超過(guò)：我國(guó)的相關(guān)規(guī)程中規(guī)定設(shè)計(jì)豎向壓力為到。天然橡膠隔震支座的壓縮界限壓力可以達(dá)到，接近設(shè)計(jì)壓力的倍。鉛芯橡膠隔震支座性能概述由文獻(xiàn)【】，鉛芯多層橡膠是在多層橡膠的中部圓形孔中壓入鉛。多層橡膠產(chǎn)生剪切變形時(shí)，利用鉛芯的塑性變形吸收能量，因此是一種阻尼器內(nèi)置型多層橡膠。鉛芯在接近純剪切變形下，反復(fù)變形時(shí)可以發(fā)揮穩(wěn)定的能量吸收能力。此外，由于阻尼器與多層橡膠形成一體，可以節(jié)省空間，在施工上也較為有利。圖鉛芯橡膠隔震器的基本構(gòu)造鉛芯橡膠隔震支座由于同時(shí)具有彈性變形、彈性恢復(fù)、承擔(dān)豎向荷載和耗能的特性，并具有施工簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，因此目前在多層隔震結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)用廣泛。通過(guò)控制支座鉛芯的直徑，可以調(diào)整支座的耗能能力。在日本年全年度審查的隔震結(jié)構(gòu)中，部分或全部采用鉛芯橡膠隔震支座的隔震結(jié)構(gòu)數(shù)量占總數(shù)的以上，我國(guó)占至以上。評(píng)價(jià)鉛芯橡膠隔震支座力學(xué)性能的指標(biāo)有豎向剛度特性、界限壓縮應(yīng)力、水由第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論平有效剛度、屈服荷載、屈服后剛度、極限剪切變形能力和阻尼特性等。其豎向壓縮恢復(fù)力模型可按線(xiàn)性彈性模型采用，水平剪切恢復(fù)力模型按彈塑形恢復(fù)力模型采用。到目前為止，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、設(shè)備等的隔震工程中，絕大多數(shù)采用“疊層橡膠支座”隔震技術(shù)。應(yīng)用這一技術(shù)的建筑物或橋梁在我國(guó)、日本、美國(guó)等均己成功經(jīng)受了地震考驗(yàn)。因此，它是一項(xiàng)較成熟的、可以廣泛推廣應(yīng)用的隔震技術(shù)。疊層橡膠支座隔震技術(shù)的成熟，主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：具有足夠的豎向剛度和豎向承載力，能夠穩(wěn)定地支承建筑物。具有足夠柔的水平剛度，保證建筑物的基本周期延長(zhǎng)到左右。具有足夠大的水平變形能力儲(chǔ)備，以確保在強(qiáng)震作用下不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。水平剛度受垂直壓縮荷載的影響較小。具有穩(wěn)定的彈性復(fù)位功能，能在多次地震中自動(dòng)瞬時(shí)復(fù)位。具有足夠的耐久性，至少大于建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。我國(guó)學(xué)者在年代后期開(kāi)始關(guān)注橡膠支座隔震技術(shù)，年代后橡膠支座隔震技術(shù)的研究逐漸趨于成熟。年代以來(lái)國(guó)內(nèi)進(jìn)行了橡膠隔震支座研制、隔震結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、橡膠支座產(chǎn)品性能檢驗(yàn)、檢測(cè)技術(shù)、施工技術(shù)等全方位的系統(tǒng)研究工作，提出了橡膠支座隔震建筑的成套技術(shù)。目前，我國(guó)建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“疊層橡膠隔震支座隔震技術(shù)規(guī)程”已經(jīng)出臺(tái)，新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（），已經(jīng)增加了隔震和消能減震設(shè)計(jì)的專(zhuān)門(mén)章節(jié)。采用橡膠墊隔震的優(yōu)點(diǎn)己得到了廣泛的認(rèn)同。鉛芯橡膠隔震支座本身具有彈塑性特性，對(duì)于這兩類(lèi)隔震支座的恢復(fù)力模型也有不少研究人員建立了相關(guān)的彈塑性恢復(fù)力分析模型，其中馮德民、三山剛史等針對(duì)鉛芯橡膠隔震支座的卸載特性提出的了修正雙線(xiàn)性模型和模型組合恢復(fù)力模型。鉛芯橡膠隔震支座的恢復(fù)力分析模型主要有以下幾種【：（）線(xiàn)性模型（）鉛芯橡膠隔震支座滯回曲線(xiàn)有顯著的非線(xiàn)性性能，具有初始剛度。、屈服后剛度。和屈服力一通常采用有理想滯回阻尼特性的雙線(xiàn)性模型來(lái)模擬隔震層恢復(fù)力。彈性階段：（）（一）（一工，）一（一）。（）且戈，保持為，（。）（，），為隔震支座的屈服力，由鉛芯的屈服應(yīng)力確定，。為隔震支座屈服后的位移。屈服階段：第二章帶阻尼的隔震結(jié)構(gòu)理論（）（量）（）直至丈，并且此時(shí)。（）模型（）修正雙線(xiàn)性模型（）等對(duì)雙線(xiàn)性模型進(jìn)行修正，提出修正雙線(xiàn)性模型。修正雙線(xiàn)性模型考慮了橡膠隔震支座剛度及屈服力對(duì)應(yīng)變的依賴(lài)性，對(duì)屈服后剛度、卸載剛度及屈服力進(jìn)行了修正：髟（）塒（）刪；功（）口（）棚；。（）（）（）甌日，棚肛鮒，；島，盯，（）式中（，）、。（，）分別為修正后屈服剛度和卸載剛度；傷（，）為修正后屈服力；幺如為支座剪應(yīng)變寸時(shí)的屈服力；塒（）、耐（，）、口為由支座的實(shí)際試驗(yàn)測(cè)定的常數(shù)；為鉛芯引起的強(qiáng)化系數(shù)；為支座剪應(yīng)變；以為支座頂面和底面的相對(duì)位移；，為橡膠隔震支座總高度；為橡膠剪切模量；，為橡膠隔震支座面積；，為鉛芯面積；仃，為鉛屈服強(qiáng)度?！埃┬拚p線(xiàn)性模型模型影響鉛芯橡膠支座水平特性的主要因素鉛芯橡膠支座是在天然橡膠支座的中孔嵌入鉛芯構(gòu)成的。鉛芯嵌入后與橡膠支座融為一體一起產(chǎn)生剪切變形，這種支座是利用橡膠支座良好的復(fù)原性能和鉛的良好的能量吸收能力所構(gòu)成的隔震裝置。影響鉛芯橡膠支座水平特性的主要因素【】：剪切變形屈服后剛度。在剪應(yīng)變小于時(shí)，隨剪應(yīng)變的增大而減?。辉诩魬?yīng)變達(dá)到之前，都表現(xiàn)出穩(wěn)定的雙線(xiàn)性恢復(fù)力特性；當(dāng)剪應(yīng)變過(guò)大時(shí)，屈服后剛度。出現(xiàn)硬化現(xiàn)象。豎向壓力、，屈服后剛度。隨壓應(yīng)力的增大而減小，屈服力。隨壓應(yīng)力的增大而增大。，豎向拉力隔震支座在豎向拉力的作用下，鉛的效果會(huì)降低，能量吸收能力減小，屈服力隨之降低。溫度影響外界環(huán)境溫度的升高和經(jīng)歷反復(fù)荷載作用后鉛芯的溫度增加，均會(huì)導(dǎo)致支座屈服力功的降低和屈服后剛度，的降低。第二章