应用SMA绞线-叠层橡胶支座的底层框架砌体隔震.pdf

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1、第25卷第4期华中科技大学学报(城市科学版)VO1．25No．42008年12月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Dec．2008应用SMA绞线一叠层橡胶支座的底层框架砌体隔震刘海卿，刘嘉，崔衍斌，王学庆(辽宁工程技术大学土木建筑工程学院，辽宁阜新123000)摘要：研究基于SMA绞线一叠层橡胶复合支座的底层框架砌体结构隔震理论和方法，建立了底层框架砌体结构在隔震体系中的动力方程，同时分析一典型底层框架砌体结构在地震作用下结构的时程反应。研究表明，SMA绞线一叠层橡胶复合支座是一种有效的隔震装置，它用于底层框架砌体结构中，能有效地减小结构的位移、速度以及加速度时程反

2、应，使底层框架砌体结构的地震响应明显降低。关键词：SMA绞线叠层橡胶复合支座；底层框架砌体结构；隔震中图分类号：TU352．1+2文献标识码：A文章编号：1672．7037(2008)04—0040．03底层框架多层砌体房屋是城镇中最常见的沿层)，即70=2×12+1．5×10+2．82×ll；上下联结街建筑结构形式之一。从理沦上讲，底层为柔性钢板厚度由上述数据可以得出：框架，由于允许有较大的弹性变形，可以对上部第一形状系数1：砌体结构有减震作用，从而可减少上部多层砌体n(d2-do2)／4d-do200-40：——：——：——．=14．2，结构的地震作用，但在历次地震中，这类房屋都n(d+

3、dn)／tr4tr4X2．82有遭受严重破坏和倒塌的实例’。1越大，橡胶垫的受压承载力越大，竖向刚度也针对底层框架结构的上述问题，作者研究一越大。种新型隔震装置，即应用形状记忆合金(SMA)这种智能材料的超弹性特性，将SMA制作成绞线布置在普通叠层橡胶支座周围，研制了SMA绞线一叠层橡胶复合支座，，将它用于基础隔震结构中，能有效地减小结构的位移和加速度时程反应，使结构的地震响应明显降低。而且可有效的减图ISMA绞线一叠层橡胶支座构造小隔震层的相对水平位移，即使支座发生大变形根据国内外的研究成果和应用经验，一般要(D>O．55)结构依然可以很好地恢复原位。求1≥15，此时，橡胶垫极限受压强度可

4、达100～120MPa，当设计受压强度为15MPa时，受支座的研制及恢复力压承载力的安全系数可为6．7～8．0。由于实验对本复合支座的要求是其水平刚度1．1SMA复合支座的构造设计和抵抗剪切变形的能力，所以我们可以不必严格SMA绞线一叠层橡胶复合支座的构造如要求1≥15，但可保持在±5％内。同时，由于图1所示。相关数据如下：本论文所设计的支座直径比较小，在这种情况下橡胶层有效承压面直径d为200mii1；橡胶不必严格限定1的范围。另外，从一些外文参考层中to为12toni；上下联结钢板边长L为370ITUTI，文献中，我们会发现，一些国家的研究者已设计中间开孔直径(fo为40nlin；橡胶垫

5、外保护层厚度出第一形状系数Sl=12的橡胶支座，他们的研究t为6mlTl；叠层橡胶总高度日为70real；其中，和分析表明，这样的橡胶支座完全能够满足隔震总高度包括上下两层厚钢板，各12Ⅱun，夹层钢板要求。厚f。=1．5mm(共10层)，橡胶层厚仁2．82mm(共ll第二形状系数：收稿日期：2008．06．05作者简介：刘海卿(1965一)，男，吉林人，教授，博导，研究方向为结构抗震分析及振动控制，lhq2008@163．cola。基金项目：国家自然科学基金(50678079)：辽宁省教育厅科研基金(2004D245)；辽宁工程技术大学研究生创新科研资助项目(Y200800601)。第4期

6、刘海卿等：应用SMA绞线．叠层橡胶支座的底层框架砌体隔震·41·状态III：SMA绞线和叠层橡胶共同发挥作，：：：6．45，越大，橡胶垫受压ntr31用。此时叠层橡胶支座能提供的恢复力很少，主稳定性越好，受压失稳临界荷载就越大，但同时，要依靠SMA绞线将复合支座拉回原位置。水平刚度也越大，水平极限变形能力将越小。F=+MA(3)根据国内外的研究成果和应用经验，一般要求=3～6。M和具体计算公式同上。同样，实验要求该复合支座能承受大变形，在这种情形下，就要求其具有较好稳定性，故将设计较大。2隔震分析1．2SMA支座的工作原理将SMA绞线一叠层橡胶复合支座的工作状2．1动力分析模型态分为三个阶段

7、：在一般情况下，因为SMA绞线一叠层橡胶支状态I(初始)：由于形状记忆合金(SMA)座的竖向刚度远远大于其水平刚度，所以，在进绞线一刚开始处于松弛状态，在小震情况下，即行动力分析时，可以近似认为隔震结构只作平动，当复合支座的水平剪切变形D(叠层橡胶支座的而忽略其竖向变形引起的摆动。实际工程中的多有效直径)<0．45d时，叠层橡胶本身即可满足隔震质点隔震结构体系大多属于这种体系。这种平要求，且可自动恢复，此时S