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武漢建筑結(jié)構(gòu)隔震支座參數(shù)優(yōu)化及試驗研究
研究外套加層隔震體系在對老舊砌體房屋改造過程中鉛芯疊層橡膠隔震支座(LRB)的參數(shù)優(yōu)化配置問題，并對參數(shù)優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的彈塑性進(jìn)行數(shù)值分析和試驗研究。選取隔震層的屈重比作為隔震支座的控制參數(shù)，建立模型分析隔震層在不同屈重比下結(jié)構(gòu)的基底剪力和隔震層位移。分析表明加層隔震結(jié)構(gòu)的隔震層存在一個最優(yōu)的參數(shù)范圍使得結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)最小，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性后，仍能發(fā)揮較好的隔震效果。試驗結(jié)果表明經(jīng)參數(shù)優(yōu)化的層間隔震結(jié)構(gòu)隨著地震輸入幅值的增加，隔震層上部結(jié)構(gòu)的調(diào)諧作用越強(qiáng)，其隔震效果越明顯，當(dāng)結(jié)構(gòu)震損后隔震效應(yīng)依然存在，但隔震效果小于未損傷的模型，與理論相符合。基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)自2001年被納入中國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》以來，針對基礎(chǔ)隔震體系的研究越來越成熟。層間隔震體系是對基礎(chǔ)隔震體系的進(jìn)一步發(fā)展，將隔震支座設(shè)置于某層柱和樓板之間進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)控制。疊層橡膠鉛芯支座(LRB)是目前工程界普遍應(yīng)用的隔震元件，在普通疊層橡膠支座(RB)中灌入鉛芯而成，鉛的屈服力低，再結(jié)晶能力強(qiáng)，當(dāng)支座發(fā)生反復(fù)的剪切變形時具有很好的消能能力，將隔震、消能與限位等諸多功能結(jié)合在一起。然而LRB是一種強(qiáng)非線性的隔震元件，LRB的滯回消能特性主要由其屈服剪力、初始剪切剛度和屈服后剛度所決定。層間隔震結(jié)構(gòu)工作機(jī)理比較復(fù)雜，較小的隔震層剛度可能有效控制隔震層上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，卻有可能放大下部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。如何合理優(yōu)化這些參數(shù)，使結(jié)構(gòu)總體地震響應(yīng)最小，是進(jìn)行層間隔震設(shè)計的重要問題。
利用加層隔震技術(shù)對老舊砌體房屋進(jìn)行加固是一種較新的加固方式，采用外套預(yù)制混凝土墻片對原砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，并利用加層隔震技術(shù)在原房屋頂部增加樓層以提高城區(qū)的土地利用率，可達(dá)到施工便捷與經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)合。這種特殊結(jié)構(gòu)體系在隔震設(shè)計過程中需要進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，以達(dá)到最好隔震加固效果。本文針對這種新型的隔震加固體系，提出了LRB的參數(shù)優(yōu)化方案，以實際工程項目為依據(jù)建立了不同隔震層參數(shù)下的結(jié)構(gòu)計算模型，分析不同隔震層參數(shù)下結(jié)構(gòu)的地震動反應(yīng)，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，并進(jìn)行了相關(guān)的彈塑性分析和試驗研究，檢驗參數(shù)優(yōu)化后的隔震加固效果。
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