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建筑隔震叠层橡胶支座分析进展

在隔震构造中,叠层橡胶支座得到广泛应用。它具有低水

平刚度,高竖向刚度的特性,可以延长主体构造周期,避开地震

的卓越周期,隔断地震能量传递给上部构造。辅加以耗能阻尼

器,可以有效地耗散地震能量。本文在阐述叠层橡胶隔震支座

的研究进展的根底上,对这一领域的研究方向做了展望。

1叠层橡胶研究进展

1-1Haringx理论

对叠层橡胶支座力学特性的理论研究,一般基于

Haringx理论。该理论是基于不可压缩的弹性体,作为小变形

的弹性理论,不适用于大变形和屈曲等现象。

1-2叠层橡胶性能研究

在Haringx理论的根底上,A-N-Gent研究了无限长条、

圆形不可压缩弹性层的压缩、弯曲和剪切特性,在小变形假设

和不可压缩假设下得出了形式简单的线性解。P-B-Lindly进

一步研究了固结在两端刚性板的线弹性材料压缩性能。

C-G-Koh用变量变换法得到了方形可压缩材料的压缩刚度,

并证明了抛物面变形假设是符合实际情况的。

M-S-Chalhoub考虑了体积压缩率对压缩刚度的影响,在此

根底上研究了长条方形橡胶的压缩性能和弯曲下的钢-橡胶

粘结影响。

H-C-Tsai[1]推导出无限长条圆形、方形的压缩刚度,并

用有限元方法开展了验证。之后,又推导了粘结在刚性板之间

的无限长条形、圆形、方形,橡胶的倾斜刚度、粘结在刚性板

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之间的圆形橡胶纯弯下的水平位移的公式、粘结在刚性板之

间的圆形、方形、无限长条形橡胶的简化有效压缩刚度。

1-3叠层橡胶支座研究

1-3-1刚性加强板橡胶支座

(1)天然橡胶支座。叠层橡胶支座需要提供足够的竖向

承载力和承受较大的水平变形。因此,针对叠层橡胶支座的强

度和刚度的研究成为主要的研究内容。C-G-Koh[2]对方形橡

胶隔震支座开展研究,提出了考虑P-Δ效应的粘弹性模型,得

出模型在正弦水平力和恒定压力下的稳态响应。

M-S-Chalhoub[3]理论分析了考虑体积压缩率影响的圆形

隔震支座的压缩刚度。M-Iizuka在此根底上,提出恒定压力

下有限变形,非线性弹簧大变形的宏观模型以及隔震支座的

经验设计公式[4]。M-C-Constantinou[5]研究中空橡胶层的

压缩刚度。G-H-Koo[6]使用瞬时观测剪切模量参数方程,提

出一个估算支座在小变形和极限剪切变形条件下的力学模

型。H-C-Tsai[7]使用分离变量法,研究粘弹柱体模型的隔震

支座在正弦水平力和恒定压力下的稳态响应。

叠层橡胶支座作为承压构件,对其稳定性也有大量的研

究。C-W-Roeder[8]从理论和实验研究了橡胶支座在不同竖

向荷载下的稳定性。C-G-Koh[9]对支座的稳定性开展了实验

研究。J-F-Stanton[10]基于Haringx理论,从理论和实验两

个方面研究了橡胶支座在不同竖向荷载下的稳定性。

S-Nagarajaiah[11]基于Koh-Kelly理论,提出了一个考虑了

大变形、大转角,剪力与转动刚度的非线性计算模型。

I-Buckle[12]对一系列橡胶支座开展实验,研究水平位移对临