改良隔震橡胶支座的试验及模拟分析*

封云龙 李辉跃 白羽 赖正聪

(昆明理工大学建筑工程学院 昆明 650500)

0 引言

常见的减隔震技术有金属阻尼器和橡胶隔震支座，其中叠层钢板橡胶隔震支座技术较为成熟，但造价高、重量大，施工需要起重设备，因而难以在农村推广[1]。TSAI H C等[2]提出了用纤维增强复合材料代替叠层钢板橡胶支座中钢板的设想；王斌等[3]提出用纤维增强工程塑料板代替钢板的设想；谭平等[4]对使用简易隔震支座的结构进行了分析和试验，均能满足农村建筑的隔震要求；张华等[5]、樊光辉[6]对FRP橡胶支座的压缩性能进行了有限元分析；吴迪等[7]对使用FRP支座的结构进行了振动台试验，发现这些支座存在板材约束橡胶层横向变形能力有限、纤维板平整度较差而影响与橡胶层的贴合性等缺陷。本文采用钢板作为叠层材料，通过改变支座的制作工艺和尺寸大小，研制出成本较低、重量较轻、施工方便的简易隔震支座，对其进行了试验并用Abaqus有限元软件对其进行了模拟分析。

1 支座压缩试验

1.1 竖向压缩试验

改良后的橡胶隔振支座平面尺寸为170 mm×170 mm，支座高为101 mm，支座骨架层每层厚为3 mm，共8层为24 mm；橡胶层每层厚为5 mm，共9层为45 mm；封板层每层厚为6 mm，共2层为12 mm，每边保护层厚为10 mm,支座示意如图1所示。

图1 简易隔震支座示意(单位：mm)

竖向压缩试验使用竖向荷载15 000 kN、行程400 mm，水平荷载15 000 kN，行程±250 mm的电液伺服压剪试验机。根据橡胶隔震支座的试验要求，竖向荷载取(1±30%)σ0，采用4次反复循环荷载，取第3次加载的结果计算竖向刚度，计算使用式(1)，σ0取12 MPa，试验结果显示支座的竖向刚度为187.8 kN/mm，试验如图2所示，竖向力与位移关系如图3所示。……