高层建筑抗拉隔震装置性能与试验研究

In recent years, the application of the rubber isolation bearings is developing from low-rise building to high-rise building, there have been dozens of isolation construction at home and abroad over hundred meters high mark. Due to the tensile ability of the rubber isolation bearings is insufficient, when large horizontal deformation occurs, or that the interaction between vertical and horizontal earthquake seismic P - Δ effect, rubber layer and steel plate tearing failure may occur, which will affect the horizontal isolation performance of the bearing and even lead to high-rise buildings occurring topple. Therefore, in order to ensure the stability and safety of high-rise isolated building in multi-dimensional earthquake, it is necessary to improve the tensile ability of rubber isolation bearings and anti-stretching devices.The project will study on this questions, the content including: Firstly, research on the rules and it’s impacts of stretched rubber isolators under the influence of seismic isolation of high-rise buildings. Secondly, Develop anti-stretching devices for rubber bearings in large deformation during the movement process in earthquake, and research on its basic performance and reliability inspection. Thirdly, research the design methods under the condition of the combination of rubber bearings and anti-stretching devices. The research results of this project can be applied to isolated high-rise building, and it will have important research significance and application values.

近年来，橡胶隔震支座的应用范围正在由中低层建筑向高层或超高层建筑发展，国内外已有数十项隔震建筑工程高度超百米。但由于橡胶隔震支座抗拉能力不足，其在水平大变形作用下，或在竖向与水平地震共同作用产生的P-Δ效应影响下，很可能会发生拉伸层状撕裂破坏，影响支座的水平隔震性能甚至导致高层建筑发生倾覆。因此，为了确保高层隔震建筑在多维强震作用下的稳定性和安全性，有必要研究橡胶隔震支座和抗拉装置的拉伸性能。本项目将对此问题加以研究，内容包括：一、研究高层隔震建筑中橡胶隔震支座在地震作用下的受拉规律及影响；二、研发适用于橡胶支座在大变形过程中运动规律的抗拉装置，并对其基本性能和可靠性进行检验；三、研究橡胶支座与抗拉装置组合体的受力性能与相应设计方法。本项目研究目标是揭示橡胶隔震支座在大变形过程中的受拉机理，并有针对性的开发适于高层建筑抗拉装置，对于高层隔震建筑具有较为重要的研究意义和应用价值。

由于橡胶隔震支座抗拉能力低，在竖向与水平地震共同作用产生的P-Δ效应或水平大变形等因素影响下，很可能会发生拉伸破坏，影响支座的隔震性能以及隔震建筑的稳定性。为了突破橡胶支座隔震技术在高层建筑上应用的限制，对其拉伸性能进行研究并研发相应的抗拉隔震装置已成为在高层建筑中推广隔震技术的关键因素。基于以上原因，本项目主要进行了如下研究：1、在高层建筑橡胶隔震支座受拉规律研究的基础上，对橡胶隔震支座的零剪切和定剪切条件下的拉伸性能进行了较为系统的试验研究。2、基于橡胶支座抗拉能力远小于抗压性能的基本特征，为了增强隔震系统的抗拉能力，研发了多种适用于在不同剪应变条件下的抗拉隔震装置，并对其中的竖直索线（拉杆）及V形索线等几种抗拉隔震装置的隔震和抗拉性能开展了系统的理论和试验研究，分析了所研发装置的工作机理，基于试验验证了装置的工作状态、影响因素和抗拉性能。3、除抗拉装置外，从降低能量输入和增加耗能的角度以达到减少高层建筑竖向响应的目标出发，提出了具有常阻尼与抗拉功能的隔震支座和三维隔震支座，并开展了理论分析和试验研究，同时基于仿真分析对其隔震性能进行了比较。4、提出了高层隔震建筑支座抗拉设计的对策和抗拉装置的设计方法，为使研究成果应用于高层建筑隔震设计提供了有效支撑。.研究结果表明：所提出的多种抗拉隔震装置受力明确、工作性能可靠，与无抗拉装置的橡胶支座相比，抗拉装置的拉力承担比例和抗拉性能提高系数随着拉力增大显著提高；另外，所提出的减少竖向地震响应的装置，不仅能够显著的减少结构的竖向地震反应，而且还可以减少拉力的产生并承受一定的拉力。本成果提出了多种解决高层隔震建筑支座抗拉的技术和产品，为隔震技术在高层建筑中的推广应用提供了新的路径和方法，具有重要的科学意义和工程价值。