水平力、竖向偏压（轴压）、扭矩复合荷载作用下隔震支座力学性能研究

The isolated bearings are assumed to be under axial vertical load during the analysis procedure of its mechanical performance. However, in some engineering projects, the bearing is subjected to eccentric vertical loads in some situations, e.g., when the bearing is used to support side columns or the shear walls around an elevator hoist-way, meanwhile, the laminated bearing may experience a torsional moment due to asymmetry of the superstructures. Existing models for predicting the behavior of the laminated rubber bearing are suitable for the axial vertical pressure-horizontal shear load condition. However, they can not be used for eccentric vertical pressure and torsional loading conditions. Thus, in this project, an analytical model considering the eccentric vertical loading, lateral-torsion coupling of elastomeric seismic isolation bearings will be proposed. Reveal the influence of the eccentricity and torsion angle on the mechanical properties of the isolated bearing. Some experimental tests will be conducted to verify the effectiveness of the proposed model. The results of the research may be widely applied to analyze the dynamic response of the isolated bearing under earthquake excitation, which can predict the safety performance of the isolated bearings more accurately.

建造在地震区地基上的隔震结构，在进行隔震支座受力性能分析及设计时，假定隔震支座处于轴压的理想状态。然而在实际工程中，由于上部构件形心与隔震支座形心之间的偏移（角柱下方的隔震支座、电梯井剪力墙下方的隔震支座），使得隔震支座处于偏心受压状态。同时，对于形状不规则的隔震建筑，由于上部结构的质量中心与刚度中心的不重合，往往带来隔震层出现扭转响应，此时隔震支座承受一定的扭矩作用。现有隔震支座力学性能评估模型仅针对竖向轴压-水平受剪工况，无法模拟水平力、竖向偏压（轴压）、扭矩复合荷载工况下的力学行为。基于此本项目拟提出水平力、竖向偏压（轴压）、扭矩复合荷载作用下隔震支座力学性能评估的理论模型，揭示竖向力偏心距、扭转角度等因素对隔震支座力学性能的影响规律，并展开相关实验研究。将研究的成果推广应用到隔震支座在地震作用下的动力响应分析中，可以更精确的预测隔震支座的安全性能。

隔震装置作为隔震结构中重要的功能元件，其力学性能的精确评估是确保建造在地震区内隔震结构安全性能的重要保证。角柱下方的隔震支座、上部不规则结构下方布置的隔震支座往往处于竖向偏压、扭矩等复合荷载工况。同时地震波空间斜入射带来基础摇摆、扭转附加响应也会使得隔震结构的隔震支座处于水平受剪-竖向受压-扭矩复合荷载作用。现有研究往往局限于隔震支座的水平剪切-竖向轴压荷载条件下的力学性能评估，缺乏水平受剪、竖向受压、扭矩复合荷载工况条件下隔震支座力学性能变化的系统认知。本研究系统研究了水平受剪、竖向受压、扭矩复合荷载工况条件下隔震支座力学性能的变化规律，提出了水平受剪、竖向受压、扭矩等复合荷载工况条件下隔震支座力学性能计算的理论机理模型，探讨了竖向压力偏心距大小、竖向压力加载幅值大小、竖向荷载加载频率及相位角等参数对隔震支座极限屈曲位移及极限屈曲荷载的影响规律。对比分析了在水平单向地震动、水平双向地震动、扭矩等荷载作用下隔震支座力学性能变化特点。提出了一种水平双向抗剪-竖向抗拔的新型隔震支座及数值计算模型，加工制作了其样品并并进行了相关力学性能试验验证了本研究所提出的新型隔震支座的优越性能。依据数值仿真计算模型，系统探讨了安装传统隔震支座及新型隔震支座条件下框架结构的动力响应变化特点。相关研究成果为复合荷载作用下隔震支座力学性能的准确评估提供理论基础及参考依据。