微分求积法在隔震支座非线性分析中应用.pdfVIP

第32卷增刊2 土木建筑与环境工程 VoI．32 2010年12月 JournalofCivil。ArchitecturalEnvironmentalDeC．2010 Engineering 微分求积法在隔震支座非线性分析中的应用 杜永峰“。，朱前坤‘，李慧“ (a．州理工大学防震减灾研究所；b．州理工大学西部土木工程防灾战灾教育部工程研究中心，兰州730050) 摘要：基于考虑轴向荷裁的Timoshenko梁模型．利用微分求积法．直接从问题的控制方程出发．分析了隔震支座的 非线性力学行为。结果表明。隔震支座在水平荷栽和轴向荷载作用，呈明显的剪切变形．弯曲变形几乎可以忽略；考 虑轴向荷戢的Timoshenko粱模型不能精确反映出轴向荷载变化对隔震支座力学行为的影响，模型需要改进． 关键词：隔震支座I微分求积法；非线性 中图分类号：TU352．1 文献标志码：A 文章编号：1674-4764(2010J$2-0424-03 隔震支座由薄橡胶片与钢板分层叠合而成。具有很大的 竖向刚度、较小的水平刚度和很大的变形能力。是一种比较理 想的结构基础隔震装置。Gen61]最早基于Harings理论研究 了叠层支座的力学性能。张雄口]等将隅震支座简化成一各向 ，．=丁一仃 ～J，(3) ，．：粤一口 异性的均质柱体，对支座进行了稳定性分析，并研究支座稳定 性与其形状系数之间的关系。周锡元等踟对隔震支座的抗压 稳定性和强度验算方法进行了分析．并结合工程实例比较了 常用计算公式的差异，指出了尚待改进的方向。随着高层隔 ．『肛叫学 ㈤ 震建筑的大量出现．Kelly和Warm[+5]等分析了隔震支座的竖 【Q=碰．(警一口) 向刚度和拉伸屈曲。周锡元、韩淼睁71等在Harings和Gent研 究基础上建立了柱串联隔震系统的分析模型，推导出柱串联 于圆形截面，志=掣． 隔震系统的水平刚度计算公式及临界荷载求解公式．Du￡。3等 ，1-Op 基于打靶法探讨了柱串联隔震系统的稳定性问题。以上研究 要么基于Bernoulli-Euler梁理论，忽略支座的横向剪切变形I 要么虽然基于Timoshenko【叼梁理论。考虑了支座的横向剪切 变形．但在建立力的平衡方程时，进行了线性化假定． ．f箬一N訾=” ㈣ 本文利用微分求积法[¨-1¨。基于考虑轴向荷载的 I掣一Q：o Timoshenko粱模型．直接从控制方程出发．分析了隔震支座 的非线性力学行为． 1隔震支座的分析模型 ．『扼‘拳一争嚷～ ㈣ 隔震支座是由橡胶和钢板复合而成的柱体．为了简化分 卜塞+殷，(舞-0)=o 析．将其视为均质弹性体．h和量，分别为等效弯曲刚度和剪 D 切刚度【u】 毛=E．．J(I／I,) (1) 屯=GA(Z／‘) (2) 式中f为隔震支座的总高度，zr为隔震支座中橡胶的总厚度． Pr 瓦2≠等专为隔震支座的修正弹性模量·E为橡胶材料的体 一■-●呷 。 积弹性模量．E=3G(1+÷毋)为隔震支座的弯曲弹性模量， o G为橡胶材料的剪切模量．鼻为剪切模量相关的修正系数，S =D／4 tr为橡胶支座的第一形状系数．S=D／L为橡胶支座 的