纤维—聚四氟乙烯板橡胶组合隔震支座力学性能研究

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地震作为一种自然灾害,往往导致大量房屋倒塌,严重威胁着人类的生命财产安全。近年来,采用隔震技术的房屋在地震中表现良好,因而隔震技术普遍受到人们关注,其中研发一种自重轻,安装方便的新型隔震支座成为许多国内外学者不断探索和努力的方向。针对目前中低层房屋防御地震的需求,本文提出一种纤维-聚四氟乙烯板橡胶组合隔震支座,为得到这种组合隔震支座的制作工艺和力学特征,本文从支座设计、材料特征、制造工艺、力学性能理论和试验等方面开展较为系统的研究。主要研究成果归纳为:1.本文提出一种纤维-聚四氟乙烯板橡胶组合隔震支座,该支座是以纤维布和聚四氟乙烯板作为加强层与橡胶硫化粘结而成的,根据支座加强层材料的构成不同,研究了纤维布、聚四氟乙烯板与橡胶之间的粘合性能以及隔震支座的硫化成型工艺。2.根据组成支座加强层材料的不同,对同种加强层材料和不同种加强层材料组成的支座模型进行分析,通过引入压缩因子、弯曲因子和修正系数等参数,推导出支座竖向刚度、偏压竖向刚度及屈曲应力和水平刚度计算公式,同时分析了支座参数对力学性能的影响,结果表明在进行支座设计时,合理控制支座形状参数,可优化支座的力学性能,尤其可有效提高支座的竖向刚度和承载力。3.针对支座加强层构造形式,分别对四种支座进行了足尺试验研究,研究包括竖向性能、水平性能和极限性能三方面。研究一方面验证了理论公式的适用性,另一方面通过对比各支座试验数据,结果表明不同的加强层材料对支座的力学性能有一定的影响,尤其对支座竖向刚度和承载力影响较大,对于试验中的四种支座,竖向刚度和承载力随着聚四氟乙烯板加强层数的增多而增大,等效阻尼比随着聚四氟乙烯板层数的增加而减小,但四种支座的水平等效刚度相差不大。可见合理控制支座内部加强层的构造形式有利于提高支座力学性能的稳定性,从而满足上部结构的隔震需求。
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