地铁上盖三维隔震（振）支座设计与力学性能研究.pdf

摘要

随着人们对地震波研究的逐渐深入，学者发现除了水平震动外，地震的竖向震动

分量带来的危害也是不可忽视的，此外，随着城市轨道交通的发展，以地铁振动为代

表的环境振动也给人们日常生活带来了较大影响。本文针对此问题，设计出了一种水

平隔震、竖向隔震（振）的新型三维隔震（振）橡胶支座，以满足建筑安全要求与生

活质量需求。论文进行的主要研究工作和研究成果如下：

（1）本文通过分析传统叠层橡胶支座与厚层橡胶支座的优缺点，通过改进橡胶支

座内部构造，开发了一种将叠层橡胶支座部分钢板层中心部分替换为厚层橡胶的新型

三维隔震（振）支座，该支座在保证承载力与水平隔震性能的同时，可有效提升支座

竖向的震、振双控性能，支座采用一体化设计，具有较强的适用性、实用性和可靠性。

（2）设计了三种新型三维隔震支座，以普通叠层橡胶支座作为对照组进行了水平

刚度与竖向刚度测试，结果显示，在保证承载力的同时，3种新型支座分别可有效降低

支座的水平刚度及竖向刚度。提出新型三维支座的水平与竖向刚度的计算模型与理论

公式，并与试验值进行对比验证了其准确性。

（3）对各新型支座的水平性能进行了竖向荷载、剪应变及横向加载频率的相关性

试验，结果表明，新构造对于支座水平刚度受竖向荷载与水平加载频率的影响作用较

小，但可以有效增大支座水平刚度随剪应变增大而减小的趋势，同时新型三维支座的

水平等效阻尼比高于普通支座。

（4）对新型支座的竖向性能进行了竖向荷载幅值、竖向加载频率的相关性试验，

结果表明，新构造可减小支座竖向刚度随竖向荷载幅值增加而增加的趋势，有利于保

证大荷载下支座的竖向等效刚度较低，竖向加载频率对于新型支座竖向刚度的影响较

小。在竖向荷载较小时，新型构造会使支座竖向等效阻尼比减小，但同时会减小竖向

等效阻尼比随竖向荷载增大而减小的趋势，在10MPa荷载下，3、4号新型支座的竖向

等效阻尼比已大于普通支座，可以说明新型三维支座有利于大荷载下的竖向隔震耗能

性。

（5）建立了单质点水平与竖向隔震模型，分析了外部激励、上部结构等因素对隔

震性能参数的影响效果，通过模型将外部激励、上部结构的参数与支座K、K、ξ相关

hv

联，再与新型支座的构造与尺寸相关联，建立了新型三维支座的参数设计优化方法，

以此推动新型三维支座应用于实际工程中。

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Abstract

Withthegradualdeepeningofpeoplesresearchonseismicwaves,scholarsfoundthatin

additiontohorizontalvibration,theharmcausedbytheverticalvibrationcomponentof

earthquakecannotbeignored.Inaddition,withthedevelopmentofurbanrailtransit,the

environmentalvibrationrepresentedbysubwayvibrationhasalsobroughtagreatimpacton

peoplesdailylife.Aimingatthisproblem,thispaperdesignsanewtypeofthree-dimensional

vibrationisolation(vibration)rubberbearingwithhorizontalisolationandverticalisolation

(vibration)tomeettherequirementsofbuildingsafetyandqualityoflife.

（1）Inthispaper,byanalyzingtheadvantagesanddisadvantagesoflaminatedrubber

bearingsandthick-layerrubberbearings,andbyinnova