应用形状记忆合金-橡胶复合支座的结构隔震

对橡胶支座存在的问题进行了分析,介绍了SMA-橡胶复合支座的基本构造和工作原理,建立了设置不同支座的单自由度结构的运动方程。应用大型有限元软件ANSYS对分别设置固定支座、普通叠层橡胶支座和形状记忆合金(SMA)-橡胶复合支座这3种不同支承条件的结构进行了单向地震作用下的隔震仿真模拟,及节点位移和加速度的时程分析。分析表明,SMA-橡胶复合支座和普通叠层橡胶支座都能有效地减小结构的位移和加速度反应,而SMA-橡胶复合支座比普通叠层橡胶支座能更有效地减小结构的绝对位移反应,防止因隔震层位移过大而导致支座失稳。

形状记忆合金丝-橡胶支座钢框架隔震效果分析

根据作者开发研制的形状记忆合金丝-橡胶复合支座,建立了传统抗震结构和两种不同支座隔震结构体系的运动方程,并对某个实际工程四层钢框架结构进行了数值模拟,分析其在阪神波和ElCentro波作用下的时程反应。研究表明,SMA丝-橡胶复合支座是一种很有效的隔震装置,将它用于钢框架结构,能有效地减小结构的位移、速度及加速度时程反应,而对于加速度峰值较大的阪神波的隔震效果更为明显,说明该复合支座能有效地提供罕遇地震作用下钢结构的隔震效果。

形状记忆合金与叠层橡胶支座组合的隔震耗能体系研究

基于形状记忆合金的形状记忆功能和超弹性性能提出了一种由形状记忆合金与叠层橡胶支座组合而成的隔震耗能体系。通过对安装了该体系和仅安装叠层橡胶支座的4层隔震结构进行实例计算,比较两种隔震体系的隔震和耗能效果,表明隔震耗能体系能有效地控制隔震层的水平位移,提高结构抗震的可靠性,并实现建筑结构隔震的智能化。

Ⅱ型形状记忆合金——橡胶复合隔震支座的地震响应分析

本文提出了Ⅱ型形状记忆合金——橡胶支座的设计方法,对由Ⅱ型形状记忆合金——橡胶支座与质量块组成的单自由度隔震系统的动力响应进行了分析。结果表明:在自由振动激励下,Ⅱ型SMA——橡胶支座对不同振幅的隔震耗能均效果良好,0°设置的Ⅱ型SMA——橡胶支座在某振幅左右有突出的控制效果,振幅值与Ⅱ型SMA——橡胶支座的弹簧刚度有关;在简谐振动激励下,Ⅱ型SMA——橡胶支座对超过一定频率的高频简谐力有更好的隔震效果;在地震波激励下,无论是0°设置,还是45°设置的Ⅱ型SMA——橡胶支座都具有更优良的隔震耗能效果。

新型形状记忆合金隔震支座设计与分析

利用形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)的独特性能研制合适的隔震装置是SMA在隔震领域应用的关键之一。利用SMA超弹性特性设计了一种超弹性SMA隔震支座;根据该支座构造及其工作原理推导了该支座的理论模型,进而建立有限元模型,应用理论模型进行数值模拟并与有限元结果进行了对比;数值分析了SMA棒长度、SMA棒半径和SMA棒与水平向夹角等主要参数对SMA支座力学性能的影响。结果表明,所设计的SMA隔震支座呈现出非线性滞回特性,合理调节支座各参数能够在一定程度改善支座性能。

多级设防形状记忆合金铅芯橡胶支座设计与减震分析

为了减小在不同地震水平作用下桥梁的位移响应及残余变形,结合传统的铅芯橡胶支座及形状记忆合金的优点提出了一种具有多级设防的形状记忆合金铅芯橡胶支座(SMA-LRB),并对其具体结构进行了初步设计。同时在OpenSEES软件中对其进行了数值模拟,探索其动力本构关系。以一个四跨连续桥为例,对其自由行程的合理取值和抗震有效性进行了分析。模拟结果表明,该新型支座理论上具有多级设防、抗震性能好等优点,能很好地适应不同地震作用下的需求,具有很大的发展前景及较高的研究和应用价值。

应用形状记忆合金的高层建筑结构智能隔震

提出了一种应用形状记忆合金拉索耗能器复合普通橡胶支座的新型建筑结构隔震体系,给出了该隔震支座的详细构造,并通过分别运用该隔震支座和普通橡胶支座的8层隔震建筑的时程仿真分析,比较两种装置的减震、隔震效果,验证了应用形状记忆合金在高层建筑结构智能隔震方面的有效性与适用性.

基于形状记忆合金的桥梁隔震

本文提出了一种应用形状记忆合金耗能器和叠层橡胶支座的新型桥梁隔震体系，给出了该隔震支座的详细构造，并建立起了其恢复力理论模型。

设有形状记忆合金自复位阻尼器隔震结构的地震反应分析

为了使隔震结构体系能够同时获得良好的隔震特性及震后自复位能力,利用形状记忆合金(SMA)材料的相变伪弹性性能,研制了一种SMA自复位隔震阻尼器,并将其与叠层橡胶垫联合应用,提出了一种新的自复位隔震装置.为了验证这种新型隔震装置的有效性,文中根据SMA材料的热力学本构关系,建立了有关热力学非线性方程的求解方法,并通过对这种隔震装置力学特性的深入研究,提出了相应的力学分析和计算模型,同时依据剪切型层模型理论,编制了这类隔震结构的弹塑性时程分析程序,进行了一些工程实例的计算分析.研究结果表明,这种隔震装置不仅可以大大减轻地震对上部结构的影响,而且还具有很好的震后自复位能力,为进一步研究自复位隔震装置的特性及层间隔震技术奠定了理论基础.

形状记忆合金-摩擦摆支座滞回性能试验

阐述了对一种SMA-FPB的优化设计过程及试验情况,并验证了其可行性。首先对丝材进行了单轴拉伸试验,确保了其具有优秀的滞回性能,随后对搭载该种丝材的SMA-FPB分别以位移幅值、丝材数量、竖向压力、加载频率和循环周数为单因素变量,进行了滞回性能试验,比较并分析了SMA-FPB的等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比等力学性能。试验表明,该种SMA-FPB具有优秀的减震耗能能力和良好的自适应性,在多种工况下均有着稳定的力学表现和独特饱满的滞回曲线。

铅芯隔震橡胶支座力学性能试验研究

针对铅芯隔震橡胶支座力学性能试验,重点分析橡胶支座结构及粘接试验标准,设计一种新型抗剪粘接模块化试验装置,与现有试验装置进行分析比对,对新型试验装置的结构进行分析计算,对LRB750、LRB900两种支座进行压缩性能、水平性能、水平非破坏粘接性能和破坏粘接性能试验,结果表明:试验设计满足要求,相比垂向压缩、水平剪切对隔震橡胶支座粘接性能影响更明显,且支座压缩刚度、屈服力、屈服刚度、水平等效刚度均满足要求,LRB900初始粘接破坏载荷761 kN、位移735 mm。该研究成果为橡胶支座及同类产品研发和试验提供一定指导作用。

铅芯隔震橡胶支座关键抗震性能参数极低温效应试验研究

中国北方部分地区冬季易受到极寒气候的影响,研究铅芯隔震橡胶支座在此环境下的性能变化规律和规范适用性,对结构抗震安全性具有非常重要的意义。对3种不同形状的铅芯隔震橡胶支座,分别进行了不同温度(-60~40℃)和不同低温暴露时间(1、2、7 d)下的剪切性能试验,得出了支座的关键抗震性能参数(特征强度、水平等效刚度、屈服后刚度和等效阻尼比)随温度和低温暴露时间的变化规律。研究表明:支座形状对铅芯隔震橡胶支座的低温隔震性能影响较小;而橡胶配比在极低温时的影响至关重要;在满足各项性能需求的前提下,低温减隔震支座宜优先选择剪切模量较小的支座;支座的关键抗震性能参数在低温暴露时间约为2 d时达到一个相对稳定的状态。

考虑环境温度效应的隔震橡胶支座力学性能试验

为研究环境温度对隔震橡胶支座力学特性的影响,利用高速压剪试验设备针对直径700 mm的隔震橡胶支座(LRB700以及LNR700)开展一系列不同温度(-20、0、23℃)、不同频率(0.2、0.25、0.3 Hz)以及不同剪应变(50%、100%、250%)的压剪试验。鉴于高速高压(15 MPa的竖向压应力)试验设备本身会产生较大的惯性力以及摩擦力,分别提供相应的修正方案以便准确获得支座的力学性能指标。结果表明:随着加载圈数的增加,LRB700内部铅芯的温度变化较为明显,并呈现关于高度的对称性,而LNR700内壁温度变化很小;LRB700及LNR700的相关力学性能指标(如水平屈服剪力、屈服后水平刚度以及水平等效刚度)随环境温度的降低都表现出不同程度的上升趋势,其中,LRB700水平屈服剪力上升15%~32%,LRB700屈服后水平刚度上升7%~16%,LRB700与LNR700水平等效刚度分别上升12%~23%、5%~16%。基于上述结果并结合相关规范针对LRB700以及LNR700提出考虑环境温度效应的力学性能调整系数。

隔震橡胶支座力学性能的损伤评估

在遭遇罕遇和极罕遇地震时,采用螺栓连接的隔震橡胶支座可能会因为局部橡胶损伤而导致整体屈曲或失稳。这种支座的力学性能深受其构成材料-钢和橡胶的物理属性的影响。橡胶的特点包括低模量、高延展性、超弹性以及弱压缩性。通过解析解和试验非线性响应结果表明:当水平力较小时,支座纯压下的最大和平均剪应变较大,随水平力增加,其纯剪下的最大和平均剪应变以及弯曲平均剪应变增加显著,因此,在评估支座最大和平均剪应变时,必须同时考虑压缩、剪切和弯曲效应的综合影响。此外,美国规范中最大剪应变限值可作参考,英国规范的名义压应变偏大。支座中橡胶的体积膨胀可能引起内部破裂,因此,在大应变和高轴压下,准确确定隔震支座的剪切模量和剪应变对于描述其力学行为和局部拉、压应力,以及预测内部损伤和破坏程度具有重要意义。

建筑SMA/橡胶复合型隔震支座老化性能的研究

研究建筑形状记忆合金(SMA)/橡胶复合型隔震橡胶支座的老化性能。结果表明:丁腈橡胶(NBR)/溴化丁基橡胶(BIIR)并用比为45/55的并用胶的耐热老化性能最佳;采用最佳并用比的NBR/BIIR并用胶的建筑SMA/橡胶复合型隔震支座热老化后的滞回曲线变化较小,即其水平力学性能稳定,而紫外线照射和温度对其性能有影响,但影响有限,可以通过增加遮蔽物来降低紫外线照射和温度的影响,以延长使用寿命。

隔震橡胶支座在砌体结构抗震加固中的应用

砌体结构的加固改造,经常遇到抗震设防类别的提高,导致上部结构的构造措施难以满足规范要求,给加固设计带来一定的困扰。橡胶隔震支座在加固设计的运用,可以有效减小上部结构的地震作用,从而减少上部结构的加固设计难度。以五层砌体结构的改造加固为例,探讨隔震橡胶支座在砌体结构抗震加固中的应用。该建筑使用功能由办公楼改为幼儿园,抗震设防类别由丙类提高为乙类。通过在底层设置隔震橡胶支座,对比加固前后底部剪力、弯矩的变化,可以看出橡胶支座显著降低了砌体结构底部的地震力,减少了上部结构的加固量。

考虑橡胶隔震支座速度相关性的隔震桥梁地震响应研究

研究了橡胶支座在桥梁工程隔震结构中的速度相关性,以及在两种不同级别地震作用下的橡胶支座响应变化.通过即时子结构试验,对隔震桥梁工程中采用三种不同阻尼的橡胶支座,在小震和大震环境中的地震反应进行了速度相关性分析.发现在大震情况下,结构响应受到了速度相关性强烈影响,高阻尼比的支座影响更加明显;不同阻尼的橡胶支座的速度相关性对整体抗震结构的地震响应起到关键作用.通过三种支座模型比较分析,发现速度无关的模型与本文研究的速度相关性模型相比,后者结果更接近试验值.

基于频率的叠层橡胶隔震支座损伤识别研究

提出一种基于自振频率的叠层橡胶隔震支座的损伤识别方法。通过叠层橡胶隔震支座的周期结构特性,利用周期结构特征波导纳法,推导自振频率与基本周期单元整体剪切模量变化之间的关系,建立自振频率变化率对单元损伤的敏感性识别方程组,并采用约束优化方法求解该识别方程组,实现基于自振频率变化的叠层橡胶隔震支座的损伤识别。算例模型考虑了上部结构对底层橡胶支座的影响,使计算模型更加符合工程实际。通过三维有限元数值仿真分析验证了本文所提损伤识别方法的有效性和精确性。

建筑隔震橡胶支座四立柱平板硫化机加热方式优选

根据建筑隔震橡胶支座生产工艺的特殊性,对其硫化所用四立柱平板硫化机(简称平板硫化机)加热方式进行优选。从平板温升情况和温度极差以及平板硫化机制程稳定性和联程统一性4个方面分析,确定建筑隔震橡胶支座平板硫化机最佳的加热方式是导热油载体加热,以实现多台平板硫化机集中加热、联机运行。

铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器在某高位连体结构中的应用研究

一项目两栋塔楼通过高位钢连廊连接为双塔连体结构,该项目采用了铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器的柔性支座连接方案。详细介绍了柔性支座连接方案的设计要点,并建立了考虑钢连廊与塔楼相互作用的高位连体结构整体计算模型。采用YJK软件对高位连体结构进行了风荷载和小震作用下的计算分析,并采用SAUSAGE分析软件进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析了铅芯橡胶隔震支座和黏滞阻尼器的非线性地震响应。分析结果表明,在风荷载和小震作用下,铅芯橡胶隔震支座均处于弹性工作状态;在罕遇地震作用下,铅芯橡胶隔震支座产生屈服变形并耗能,最大剪切变形值在规范允许范围内,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,出力明显;此外柔性支座连接方案减弱了高位钢连廊对主体结构的影响,按各塔楼进行独立设计并局部采取加强措施能够满足实际工程要求,而且能够降低主体结构设计难度。