隔震支座性能及其在高层建筑中的应用研究

隔震支座是一种用于建筑物和桥梁等结构的抗震技术,旨在减少地震对结构的影响,提高其抗震性能。文章首先介绍了工程概况,随后阐述了隔震支座性能指标,在此基础上结合鼎能·天玺多层和高层项目,为研究隔震支座性能,对项目中不同种的隔震支座进行了压缩性能试验、剪切性能试验和极限剪切变形试验,获得了各隔震支座的力学性能。结果表明该项目采用的各隔震支座均满足设计和规范要求。

主动与被动状态下墙体侧向位移近似计算

极限状态下墙体侧向位移对土压力计算和支挡结构设计影响显著。根据Rankine变形体和Coulomb刚塑体模型,将墙后土体变形分别当作单剪和直剪试验中试样的剪切过程,以达到极限剪切变形(剪应变或单位长度剪切位移)作为进入主被动状态标准,构建了土体变形与墙体位移的几何关系,提出了反映土体变形与强度特性,同时考虑静止时初始应力状态影响的墙体极限侧向位移近似计算模型。分析表明:土体极限剪切变形、滑移区范围、初始应力状态是影响墙体极限位移的核心要素,其中极限剪切变形占据主导作用,是导致不同颗粒组成及密实程度土体进入极限状态所需墙体位移差异显著的主要原因,而主被动区范围不同和因静止土压力系数k_0<1引起的初始剪切变形,则是被动状态墙体位移远大于主动的关键因素;算例中主动与被动状态下墙体位移与墙高之比分别介于0.5‰～13.2‰和-0.4%～-5.2%,且主动状态下细粒土墙体位移大于粗粒土,计算结果与工程经验及相关文献模型试验基本一致。

隔震橡胶支座刚度退化及其对地震响应的影响

对天然橡胶支座进行了100%水平变形剪切试验、300%以上水平变形极限剪切试验和极限变形后100%水平变形剪切试验,得出橡胶刚度退化与最大剪应变的关系。对基础隔震结构输入不同峰值地震波,得到不同等级地震作用下天然橡胶支座和铅芯橡胶支座的退化后刚度。计算罕遇地震下顶层加速度、上部结构基底剪力和隔震层位移,研究支座刚度退化对地震响应的影响。结果表明,大变形引起支座刚度退化,顶层加速度和上部结构基底剪力有所减小,但隔震层位移显著增加。

橡胶隔震支座安装螺栓受力特性的试验研究

为研究橡胶隔震支座与隔震支墩螺栓连接部位在竖向及水平地震作用下的受力特性,分别对直径600mm和700mm的铅芯隔震支座进行了竖向和水平剪切变形加载的试验研究。为模拟钢筋混凝土支墩与支座连接面的接触特性,在支座的底部设置了一块50mm厚的钢筋混凝土板。支座竖向加载后,预紧的螺栓出现了应力松弛现象。面压12MPa的支座发生剪切变形时与面压0MPa的支座发生剪切变形时螺栓的轴力变化历程虽有较大差异,但达到水平极限剪切变形时,两种情况下受拉侧螺栓拉力值接近。根据《橡胶支座第3部分:建筑隔震橡胶支座》(GB 20688.3—2006)附录G中的公式计算的隔震支座安装螺栓的拉力也与试验值接近。此外试验中出现了钢筋混凝土板角部混凝土开裂和脱落的现象,说明螺栓会在螺孔产生较大的外劈作用力,实际工程中应予以注意。