基础隔震是一种经济、有效的结构减震技术,不同于传统抗震设计方法依靠增加结构刚度、强度“硬抗”的思想,基础隔震通过隔震层的设置,将上部结构和地震运动解耦,从而阻止地震能量向上部结构的传导,达到保护上部结构及其内部设施的目的。在近几次强地震(如:日本阪神地震、中国汶川地震,等)中,隔震结构经受住了考验,表现出良好的减震性能,因而,隔震结构在国内外抗震设防高烈度地区得到了较为广泛的推广应用。橡胶隔震支座由橡胶垫和薄钢板交替叠合而成,在承受较大竖向荷载的同时,可以提供结构较低的水平刚度,是应用较为广泛的隔震装置。目前隔震结构设计分析一般假定橡胶支座屈服后水平刚度为定值,不考虑竖向力变化对其水平刚度的影响,且假定竖向力沿轴心施加,但是,这与实际情况并不完全符合。其一:实验结果表明,竖向力的增加会降低橡胶支座的水平刚度,当竖向力达到临界荷载时,其水平刚度降为零,并且,支座的竖向临界荷载随水平位移的增加而降低,这也会导致其水平刚度随水平位移的增加而降低,在极限情况下,支座可能受压屈曲失稳;其二:实际工程中,由于隔震层和上部结构质量中心和刚度中心的偏移,或者几何形心的偏移,隔震支座可能受到上部结构传来的偏心竖向压力的作用。为分析橡胶支座在竖向力变化下的力学性能,已有学者进行了实验研究,并建立了多种力学模型,这些模型均能在一定程度上模拟实验现象;但是,目前针对现有模型的建模思路和模拟效果,仍缺少系统的比较分析;并且,对于橡胶支座在偏心竖向力作用下的力学性能,目前还未有实验研究和理论建模。另一方面,由于隔震结构是由隔震支座和上部结构组成的串联结构,因而在地震作用下,支座的力学性能和破坏模式将显著影响上部结构的动力响应。而在强地震动,特别是近断层脉冲型地震动作用下,隔震层会发生较大的变形,此时,在竖向地震力和上部结构倾覆力矩共同作用下,支座的竖向力会有较大的变化,这可能导致其水平刚度有较大降低甚至发生屈曲失稳,或者受拉破坏,从而影响其隔震效果,严重时导致隔震结构倾覆。目前进行隔震结构的地震响应分析时,多数情况下假设隔震支座的水平和竖向力学性能互不影响,并且较多关注上部结构的动力响应,而对支座的力学性能和破坏模式,则较少涉及。有鉴于此,本文首先在前人研究的基础上,改进并提出了可以反映竖向力变化影响的橡胶隔震支座力学模型,在此基础上,进行了基础隔震结构在近断层水平—竖向地震联合作用下的动力响应分析。主要工作如下:(1)通过理论证明,确定了 Koh-Kelly力学模型框架内模拟橡胶支座竖向临界荷载的控制因素为其中转动弹簧和水平弹簧的退化本构模型,在此基础上,系统地分析了现有转动弹簧本构模型的模拟效果,改进了 Iizuka转动弹簧本构模型,改进后的模型可以更为精确地模拟支座的竖向力相关力学性能;(2)设计并进行了橡胶支座在偏压加载下的循环压剪实验,分析了竖向力偏心对支座水平力学性能的影响;基于实验结果,提出了—种能够考虑偏压加载影响的橡胶支座力学模型;并且,使用已建立的力学模型进行参数分析,研究竖向力偏心对支座水平和竖向力学性能的影响;(3)基于本文提出的橡胶支座竖向力相关力学模型,在ABAQUS有限元软件中,建立了 LRB基础隔震结构非线性模型,进行了隔震结构在近断层水平—竖向地震联合作用下的动力响应分析,评估不同支座直径、屈服力和竖向力偏心距对隔震支座破坏模式和隔震结构非线性响应的影响。