天然橡胶支座(LNR)等效阻尼比试验研究.pdfVIP

第 41卷 第 5期 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报(自然科学版) Vo1．41 No．5 2009年 1O月 J．XianUniv．ofArch．＆ Tech．(NaturalScienceEdition) 0ct．2009 天然橡胶支座(LNR)的等效阻尼比试验研究 金建敏 ，谭 平 ，周福霖 ，庄学真 ，沈朝勇 (1．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055；2．广州大学工程抗震研究中心，广东 广州 510405) 摘 要 ：简要论述了天然橡胶支座 (LNR)的力学特性，通过不同温度 、不 同压应力、不 同应变的相关性压剪试 验研究了天然橡胶支座等效阻尼 比的温度 、压应力、应变相关性．试验结果表明常规条件下天然橡胶支座等效 阻尼比在 2 ～3 之间，结合 日本的相关资料及设计方法，隔震设计中可不考虑天然橡胶支座的粘滞阻尼． 关键词：天然橡胶支座；等效阻尼比；压应力；应变相关性；粘滞阻尼 中图分类号：TU352．1 文献标识码 ：A 文章编号：1006—7930(2009)05—0663—05 天然橡胶支座(LNR)由橡胶层和夹层钢板分层叠合经高温加压硫化粘结而成．橡胶层除天然橡胶 以外 ，还添加有硫化剂 、填充剂 (补强性 ，非补强性)、防老化剂、软化剂等．夹层钢板与橡胶层紧密粘结 ， 当橡胶支座承受竖向荷载时，橡胶层横向变形受到夹层钢板的约束，使天然橡胶支座具有很大的竖向刚 度．在橡胶支座承受水平荷载时，在同样橡胶材料及总厚度条件下，夹层钢板不影响橡胶板的剪切变形， 保持了橡胶固有的柔韧性，水平刚度没有改变[】]． 橡胶 的剪切弹性模量为0．3～1．5MPa，目前国内隔震建筑常用的橡胶支座有 G4(剪切弹性模量 0．4MPa)和G6(剪切弹性模量 0．6MPa)两种，其中又 以G4橡胶支座应用为主．橡胶材料具有大变形 (1000％)、柔软(弹性模量 比其他材料低很多)、富有弹性等特点．体积弹性模量与一般的液体一样 ，泊松 比接近 0．5． 国内外关于天然橡胶支座等效阻尼比文献很少，在 国外，文献[3]指出天然橡胶支座等效阻尼 比在 2 ～3 之间，但没有给出具体试验情况及数据；在我国，设计者通常将天然橡胶支座等效阻尼比按剪 应变 ±5O 时5 、剪应变士100 时 495／考虑 ，大多数研究只限于铅芯橡胶支座的等效阻尼 比_4]．国内 外关于天然橡胶支座等效阻尼比的各种相关性研究更少 ，为此 ，本文通过不同温度 、不同压应力 、不同应 变的相关性压剪试验详细研究了天然橡胶支座等效阻尼 比的温度、压应力、应变相关性． 1 天然橡胶支座的力学特性 橡胶作为一种粘弹性材料 ，天然橡胶支座在正弦波水平位移 D(￡)：==D。sinott输入时(相 当于正弦波 应变输人 y一70sinott)的剪切应力可表示为 r—Gyosinot￡+ 0COScot=、 _二千 yosin(ot￡+ )一～邗 yosin(to+ ) (1) 式 中：Gy。sin∞t为弹性力项 ；y。COSt为粘滞力项 ；G为储存剪切弹性模量 ，量纲为 N／mm ； 为损失 剪切弹性模量，量纲为N／mm ；叩为损失系数 叩一tan~= ／G，[． ． 复剪切模量G 一~／G + ===Zo／70 (2) 等效刚度 Kh-- 一 G， (3) 』 式(3)中：F。(G…)为最大变形处的恢复力 ；A 为橡胶的剪切面积；T 为橡胶的厚度． ． AT 厂 等效阻尼 C 一 (4) 收稿 日期 ：2008—10—06 修改稿 日期 ：200908-12 基金项 目：国家 自然科学基金重点项 目(9o815027) 作者简介 ：金建敏(1973一)，男，湖北襄樊人，