钢筋混凝土框架结构层间隔震有限元分析方法

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土框架结构层间隔震有限元分析方法
曾媛
(华侨大学厦门工学院，福建厦门361021)
摘要：层间隔震是当前抗震防护技术中的热点问题之一。本文首先给出钢筋混凝土弹性矩阵的等效计算方法以
及普通叠层橡胶支座(RB)、铅芯橡胶支座(LRB)等效弹簧单元刚度矩阵的计算方法；接着采用ABUQUS软件建立
框架数值模型并设置相应的边界条件；最后以一幢8层钢筋混凝土框架结构建筑为例，通过数值计算，比较分析了
以RB橡胶支座和LRB橡胶支座作为隔震装置的两种层间隔震方案的优劣。计算结果表明：与传统结构相比，两
种层间隔震方案都能大大降低上部结构的加速度、位移响应；上部结构运动近似于刚体运动，抗震效果明显。总体
上看，LRB隔震方案优于RB隔震方案。本文方法对钢筋混凝土层间隔震技术的数值模拟研究有一定的意义。
关键词：框架结构；层间隔震；地震波；有限元分析
中图分类号：TU375．4 文献标志码：A 文章编号：1008—1933(2013)03—173—05
Finite element method for interlayer isolation reinforced
concrete frame structure
ZENG Yuan
(Xiamen Institue of Technology of Huaqiac University，Xiamen 361021，China)
Abstract：Interlayer isolation is one of hotspot problems in current seismic protection field．In this paper，the equivalent computation
methods for elastic matrix of reinforcement concrete and equivalent spring stifness matrix of common laminate rubber bearing(RB)and
lead rubber bearing are presented at first．Then the software，ABUQUS based on finite element method is used to investigate the anti
seismic eficiency of one 8-layer interlayer isolation reinforced concrete fram e structure in which RB and LRB bearings are considered
respectively．Th e results show that Compared with traditional methods，the two isolation schemes using RB and LRB respectively call
achieve significant efective which is displayed by lower acceleration and displacement．AⅡ in al1．LRB perform better than RB．The
realization of the numerical simulation in this pape r can promote the numerical simulation study on interlayer isolation of reinforced
concretefram e structure．
Key words：fram e structure；interlayer isolation；seismic wave；finite dement analysis
0 引言
多层框架结构的层间隔震是一种有效、经济和
可行的振动控制技术¨ 。国内外多次震害经验表
明，采用隔震技术，在基础与上部结构之间设置隔震
层，可使房屋结构及其内部设施免受地震破坏。当
前较常用的层间隔震技术是通过高新技术产品——
建筑隔震橡胶支座，将上部建筑结构与下部结构隔
离-23J，由于建筑隔震橡胶支座中的隔震层刚度小、
柔性强，当地震发生时隔震层将发挥“隔”的作用，
收稿日期：2012-11-28
作者简介：曾嫒(1980一)，女，硕士，讲师，研究方向为工程力学。
E—mail：zy20088 ok@ 163．coin
代替上部结构承受地震强烈的位移动力，以此来隔
离或耗散地震的能量，避免或减少地震能量向上部
结构传输。
到目前为止，经过抗震工作者的努力，已经将建
筑层间隔震逐渐发展成为一种实用有效的减震技
术。现已开发出多种实用的隔震装置，尤以普通叠
层橡胶支座(RB)以及铅芯橡胶支座(LRB) 最为
常见。
目前用于工程实际的隔震研究主要集中在RB
方案上引，但对于已成为一种重要隔震装置的
LRB隔震方案的研究还甚为少见。由于LRB为一
种非线性装置，对于此类非线性问题通常采用等效
线性化的近似处理方法 _I1]，文献[12—13]对隔震结
构进行了动力非线性时程分析研究，但计算模型采