建筑隔震橡胶支座性能研究及在普通高层建筑中的应用

摘要

基础隔震技术是近年来新发展起来的抗震技术，其核心装置为建筑隔震橡胶支座，主要目的是为了延长建筑结构的周期，在地震到来时，由隔震支座承担建筑主体结构的主要结构变形，降低能量向上传递率，减小上部建筑结构的地震加速度响应，其减弱后的数值仅为非隔震时的12.5％～25％。如何设计优化和提高既有的隔震橡胶支座的性能成为当前的技术前沿。基于此，本文的主要研究工作有:
　　首先，对基础隔震技术的研究现状进行汇总，分别对隔震基本原理，基础隔震技术所采用的橡胶支座的构造及其特性，型式实验与出厂实验要求进行了阐述，以此作为本文的理论来源和研究方向。
　　然后，总结和推导了D600-700-800规格建筑隔震橡胶支座的形状系数、压缩和剪切性能等参数的计算，并对建筑隔震橡胶支座结构采取手工计算方法进行了设计与计算，验证了建筑隔震橡胶支座相关参数的合理性。
　　再次，对通过计算而确定的D600-700-800规格建筑隔震橡胶支座产品进行试制，先后采用了不同配方设计方案、不同硫化工艺设计方案以及不同表面处理工艺方案进行了实物试制，并对各试制方案进行了试验检测和验证，新配方和新工艺改善了低剪切模量天然橡胶材料与金属之间的粘合性，根据试验结果对设计计算方法进行修正和归纳，提出了一个较为科学而完整的建筑隔震橡胶支座设计方法和制造方法，由此制备的隔震支座各项力学性能指标完全满足技术要求。
　　最后，完成了某钢筋混凝土剪力墙结构的公寓楼的隔震设计，确定了对隔震支座布置和选型，完成了隔震结构的静力特性计算，完成了抗震设防烈度、罕遇地震作用下隔震结构动力计算，得到了该公寓楼采取隔震后的水平减震系数结果和水平位移反应值，该住宅楼的水平向地震减震系数介于0.27与0.40之间，给出了该隔震住宅楼的隔震结构分项设计建议:该住宅楼的上部结构水平地震作用以及其抗震措施可以按照降低设计地震烈度半度进行计算和设计，确保了该结构在地震中的大震安全性，上部结构的用钢量比非隔震结构节省约3～4％，具有明显的经济性和安全富余度。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 隔震技术研究现况

1．3 本文课题来源及主要研究内容

第2章 建筑隔震橡胶支座的理论介绍

2．1 建筑隔震橡胶支座的隔震基本原理

2．2 建筑隔震橡胶支座产品的基本结构

2．3 建筑隔震橡胶支座的基本特性

2．3．1 竖向变形特性

2．3．2 水平变形特性

2．3．3 拉伸特性

2．3．4 剪切特性相关性

2．3．5 耐久性

2．4 建筑隔震橡胶支座的基本制造技术

2．4．1 橡胶材料准备

2．4．2 金属件表面处理

2．4．3 硫化

2．4．4 组装

2．5 建筑隔震橡胶支座产品性能试验要求

2．6 本章小结

第3章 建筑隔震橡胶支座的结构设计

3．1 支座形状系数计算

3．1．1 第一形状系数S1计算

3．1．2 第二形状系数S2计算

3．2 支座压缩性能和剪切性能计算

3．2．1 竖向压缩刚度

3．2．2 水平等效刚度和等效阻尼比

3．3 支座极限性能校核

3．3．1 支座无剪应变时的稳定性验算

3．3．2 支座极限变形的验算

3．4 内部钢板设计计算

3．5 连接件设计计算

3．5．1 连接螺栓计算

3．5．2 连接板计算

3．6 产品结构设计参数表

3．7 本章小结

第4章 新型建筑隔震橡胶支座的试制与试验

4．1 引言

4．2 不同配方的建筑隔震橡胶支座性能试验研究

4．2．1 第一次试制与试验情况

4．2．2 第二次试制与试验情况

4．2．3 第三次试制与试验情况

4．3 不同金属表面处理工艺的产品性能研究

4．3．1 第一工艺方案研究情况

4．3．2 第二工艺方案研究情况

4．3．3 第三工艺方案研究情况

4．3．4 极限剪应变研究结果

4．3．5 试验数据统计分析

4．3．6 分析与结论

4．4 不同硫化工艺的产品性能研究

4．5 试制D600-700-800实物产品进行型式试验

4．6 本章小结

第5章 新型建筑隔震橡胶支座在某实际工程中的应用

5．1 某工程抗震设防参数及结构概况

5．2 隔震基础设计

5．3 隔震结构设计依据

5．4 隔震结构设计目标

5．5 隔震支座的布置和选型

5．5．1 隔震支座平面布置

5．5．2 隔震支座设计及性能参数

5．6 隔震结构静力特性计算

5．6．1 隔震结构参数

5．6．2 隔震支座压应力设计

5．6．3 隔震支座性能设计值

5．6．4 隔震结构抗风计算

5．6．5 隔震结构偏心率

5．7 隔震结构动力计算分析

5．7．1 计算程序和输入

5．7．2 力学模型

5．7．3 地震波输入

5．7．4 设防烈度地震作用下结构反应对比

5．7．5 罕遇地震作用下隔震结构反应

5．7．6 罕遇地震作用下隔震支座压应力校核

5．7．7 罕遇地震作用下隔震支座拉应力分析

5．7．8 罕遇地震作用下结构的层剪力反应和倾覆弯矩对比

5．7．9 结构动力计算结果

5．8 隔震结构分项设计

5．8．1 上部结构设计

5．8．2 下部结构及基础设计

5．9 隔震工程施工

5．10 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢