具有振震双控功能的模块化层并联橡胶支座及组合隔振（震）层研究

作     者：温润球 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈洋洋

授予年度：2024年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：模块化层并联橡胶支座 多级U型阻尼器 插销式抗风装置 隔震减振分析 振(震)双控 

摘      要：以轨道交通枢纽为导向的城市空间开发模式已成为我国各个重点城市的主流开发方式。然而,地铁运行引发的环境振动对周边建筑产生强烈振动刺激,已演变为引人关注的环境污染问题与社会难题,严重影响了地铁沿线居民的生活、工作及身体健康。针对这些问题,本文提出以模块化层并联橡胶支座为主体,结合多级U型阻尼器与插销式抗风装置组成组合隔振(震)层,该隔振(震)层可降低竖向环境振动以及水平地震作用对上部建筑物的影响,本文通过理论分析、实验研究、数值模拟工作,对该隔振(震)层进行研究。主要研究内容如下: (1)分别对无外伸钢板边缘约束单层橡胶、有外伸钢板边缘约束单层橡胶、厚叠层橡胶支座以及模块化层并联橡胶支座进行理论分析与实验研究。得出:Muhr压力与竖向位移关系理论可较为准确的模拟无外伸钢板边缘约束的单层橡胶与厚叠层橡胶支座的竖向压缩特性,且Muhr压剪模型与Orfeo压剪模型分别可较为准确模拟无外伸钢板边缘约束的单层橡胶与厚叠层橡胶支座水平刚度的压应力相关性。而针对有外伸钢板边缘约束的单层橡胶与模块化层并联橡胶支座,本文提出的有外伸钢板边缘约束有效边长修正方法,结合现有理论可较为准确的模拟其力学特性。并通过实验对比分析得出有外伸钢板边缘约束的单层橡胶拥有更优异的水平极限性能,以及在支座基本性能相近的条件下,模块化层并联橡胶支座比厚叠层橡胶支座和无外伸钢板边缘约束的单层橡胶拥有更优异的水平极限能力。 (2)通过设计的多级U型阻尼器和插销式抗风装置,成功实现了隔振(震)层上下结构之间的柔性隔离,减轻环境振动向上部结构传导;当地震发生时,阻尼器能有效耗散能量,提供必要的阻尼效应。同时,插销式抗风装置在非地震常态下确保建筑物满足抗风承载力标准,当地震发生时又能解除作用,不干扰隔震效果。通过试验与理论分析验证了这两种装置的可靠性和有效性。 (3)本文选取了一栋民用住宅高层建筑作为示范工程,采用了所研发的隔振(震)层设计方案。首先对工程应用模块化层并联橡胶支座的进行性能检测,证实其完全满足工程应用条件。同时通过采用隔振(震)技术前后建筑的各项振动与地震响应指标的对比分析,结果显示,采用该隔振(震)层技术后,高层建筑的振动与地震响应明显减弱,达到了理想的隔振(震)效果。