铅芯橡胶支座对框架结构隔震效果影响的研究

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近些年,国内大小地震频发,从保护生命财产的角度考虑,采用基础隔震的建筑越来越受到人们的青睐。目前市面上有大量不同型号的铅芯橡胶支座,为了有助于设计师缩短隔震结构前期设计方案的准备时间,本文选取国内外学者大量使用的GZY500-V6A、LRB500、LRB500-100三种铅芯橡胶支座型号,利用ANSYS对所建立的基础隔震和非隔震的七层框架结构模型分别进行小震和大震下的动力响应分析,对隔震效果较好的框架结构的方案进行优化,具体过程及结论如下:(1)方案一(GZY500-V6A)、方案二(LRB500)、方案三(LRB500-100)比方案四(非隔震)结构的自振周期增大了1.16~2.87倍,对三种基础隔震方案的自振周期进行分析,可得铅芯竖向刚度越小结构自振周期越大,竖向刚度为1600k N/mm的方案二周期最大。(2)对不同方案进行位移分析可得,非隔震结构的最大位移发生在顶层,隔震结构的最大层间位移发生在隔震层。其中,多遇地震下,隔震建筑上部结构的层间位移角减小为非隔震建筑的17.7%~51.4%;罕遇地震下,隔震建筑上部结构的层间位移角减小为非隔震建筑的12.3%~43.7%。隔震结构比非隔震结构的层间位移角小很多,说明隔震对层间位移角起到了很好的作用。(3)每种方案的加速度都是由下到上逐渐增大,顶层位置处加速度最大,但基础隔震结构楼层加速度明显小于非隔震结构。其中,多遇地震下,方案一、方案二、方案三比方案四的顶层加速度平均值由216.50cm/s~2分别减小到76.261cm/s~2、88.019cm/s~2、88.150cm/s~2;罕遇地震下,方案一、方案二、方案三比方案四的顶层加速度平均值由1745.3cm/s~2分别减小到475.53cm/s~2、431.03cm/s~2、433.63cm/s~2。(4)对方案二(LRB500)中的铅芯橡胶支座的竖向刚度参数、屈前刚度参数进行优化。其中,在罕遇地震下,方案二比方案五的层间位移角减幅达到了0%~2%,可得出竖向刚度参数大小对层间位移角大小影响较小;在罕遇地震下,方案二比方案六的层间位移角减幅达到了15%~20%,可得出屈前刚度参数对层间位移角有较大的影响。屈前刚度参数1280k N/mm、1448k N/mm、1880k N/mm越小层间位移角越小,但屈前刚度参数达到1280k N/mm之后,再减小屈前刚度参数层间位移角反而增大。
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