橡胶垫层间隔震结构设计参数研究★

刘 石

(吉林建筑大学土木学院，吉林 长春 130000)



橡胶垫层间隔震结构设计参数研究★

刘 石

(吉林建筑大学土木学院，吉林 长春 130000)

采用双线型模型，由弯矩转角关系判别状态刚度的方法，分析了隔震结构设计中橡胶垫的弹性模量与厚度变化情况下的隔震效果，旨在确定出层间隔震的设计参数，为层间隔震的合理应用提供理论参考。

层间隔震结构，夹层橡胶垫，设计参数，隔震效果

0 引言

层间隔震结构是在基础隔震结构的工程实践中发展起来的一种新型隔震结构形式，即在建筑物中布置隔离层，来降低上部结构受到的影响。当结构上下刚度有突变的时候，例如大底盘高层建筑，将隔震支座设置于刚度突变处，减震效果优于基础隔震。利用此原理考虑在侧向刚度突变处设置夹层橡胶垫隔震结构，隔震力学模型与设计参数对隔震起至关重要的作用。

1 橡胶垫隔震结构力学模型

利用层间剪切模型，将夹层橡胶隔震结构单独作为一层，其运动微分方程见式(1)：

(1)

其中，

其中，F0=0;阻尼矩阵[C]=α[M]+β[K]。

如图1所示，采用7个和5个特征点的三线型和二线退化恢复力模型，由弯矩和弯矩增量的变化确定单元所处的状态。

2 夹层橡胶垫的水平及垂直刚度系数

夹层橡胶垫的水平刚度系数KH受弯曲变形影响时：

(2)

当S1≥15，S2=3～5，式(2)近似简化为：

(3)

其中，D，G，S1，S2分别为夹层橡胶垫的直径、剪切弹性模量、第一和第二形状系数。

竖向刚度系数KV表示为：

(4)

其中，Ecv为夹层橡胶垫修正压缩弹性模量。

3 夹层橡胶垫隔震效果分析

如图2所示的Ⅲ类场地土的框架结构，结构层数为8层，抗震设防烈度为8度。当隔震层橡胶垫的弹性模量变化时，其楼层位

移及剪力变化见图3，当隔震层橡胶垫的厚度变化时，其位移及剪力变化见图4。

1)对比于传统的基础抗震，层间位移随层数增加逐渐加大的情况不同，隔震橡胶垫结构使各层位移相似，变化不明显。层间剪力明显减小。

2)采用隔震体系时，夹层橡胶垫的弹性模量的变化对层间位移影响较大，当其不大于3.5 MPa时隔层之上的结构接近刚性体。层间剪力随其的增加是递减的，递减幅度在弹性模量3 MPa～6 MPa时区别不大。

3)采用隔震体系时，夹层橡胶垫厚度在100 mm以上时对层间位移递减影响有限，在500 mm以下时对层间剪力递减影响较小，其递减幅度变化不大，因此无需将隔震层厚度设计的过大，30 mm～90 mm之间为宜。

4 结语

1)为更好研究夹层橡胶隔震结构的作用，结构分析中，要选用合适的理论构造力学模型，要考虑扭转引起的翘曲应力。2)橡胶垫隔震装置的隔震效果与其材料弹性模量和厚度有一定关系，本文根据分析结果给出参考范围。设计参数种类较多，重要程度不一，需结合试验做更进一步的分析和研究。

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[4] 王蓉蓉.高层建筑大底盘框架结构的隔震研究[D].成都：西南交通大学，2013.

Study on design parameters of seismic isolation structure of rubber★

Liu Shi

(CivilCollege,JilinJianzhuUniversity,Changchun130000,China)

By using bilinear model, the elastic modulus and the isolation effect of the rubber cushion in the isolation structure design are analyzed by the relationship between bending moment and moment. The purpose of this paper is to analyze the design parameters of interlayer seismic isolation and provide a theoretical reference for reasonable application of seismic isolation.

interlayer isolation structure, sandwich rubber mat, design parameters, isolation effect

1009-6825(2016)32-0058-02

2016-09-05

刘 石(1980- )，女，博士，讲师

TU352.1

A

★:桥梁橡胶隔振分析及设计研究(项目编号：861093)；吉林省科技创新人才培养计划(项目编号：20160520179JH)