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忻州LRB鉛芯抗震支座恢復(fù)力模型的選取

　　現(xiàn)有的LRB恢復(fù)力模型中，比較常見的有雙線性模型、修正雙線性模型、BoucWen模型等。采用雙線性模型與修正的雙線性模型進(jìn)行隔震計(jì)算時(shí)，會(huì)存在以下兩個(gè)缺陷：

(1)屈服后剛度和卸載剛度與試驗(yàn)曲線都不太一致，特別是過低評(píng)價(jià)卸載剛度，將會(huì)過低地評(píng)價(jià)高階振型激發(fā)的加速度反應(yīng)值;

(2)內(nèi)滯回曲線不耗散能量，這與試驗(yàn)結(jié)果不符，可能低估隔震效果。BoucWen模型能夠很好地模擬橡膠支座的非線性強(qiáng)化，同時(shí)適用于高阻尼橡膠支座和鉛芯橡膠支座。結(jié)構(gòu)分析軟件SAP2000和ETABS等采用簡化后的BoucWen模型來模擬鉛芯橡膠支座。

　　本文利用有限元軟件ABAQUS對(duì)隔震模型進(jìn)行地震作用下的彈塑性分析，以檢驗(yàn)其進(jìn)入塑性階段后的隔震效果。RambergOsgood模型適用于模擬高阻尼橡膠隔震支座。日本免震協(xié)會(huì)將修正雙線性模型與RambergOsgood模型組合來模擬鉛芯橡膠支座，該模型在各個(gè)方面(等效剛度、等效阻尼、能量耗散等)與試驗(yàn)結(jié)果取得了很好的一致性。該模型骨架曲線與修正雙線性模型相同，滯回曲線加載段采用雙線性模型、卸載段采用RambergOsgood模型。其滯回曲線如圖1所示。在綜合比較了各個(gè)恢復(fù)力模型的優(yōu)劣后，通過組合使用TRUSS單元與用戶材料子程序UMAT，在ABAQUS中開發(fā)了修正雙線性+RambergOsgood模型。圖2為ABAQUS數(shù)值模擬的LRB支座滯回曲線，圖3為試驗(yàn)實(shí)測(cè)LRB滯回曲線，可以看出，開發(fā)出的修正雙線性+RambergOsgood模型與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。

　　可以看出：

　　(1)7層隔震模型與5層加固模型的樓層加速度在多遇烈度輸入下相當(dāng);隨著地震輸入量級(jí)的增加，其隔震減震效果越來越明顯;7層隔震模型的樓層加速度小于5層加固模型。

　　(2)隔震方案不論對(duì)下部混凝土加固砌體還是上部加層鋼框架都非常有利。7層隔震模型上部框架部分的樓層加速度遠(yuǎn)小于7層非隔震模型;7層非隔震模型的頂部鋼框架部分有明顯的鞭梢效應(yīng)。

　　(3)結(jié)構(gòu)震損前數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為一致。結(jié)構(gòu)震損后，經(jīng)參數(shù)優(yōu)化的隔震支座仍能發(fā)揮一定的隔震效果，其砌體部分的加速度仍然小于5層加固結(jié)構(gòu)，與彈塑性分析的結(jié)果一致。

　　(4)結(jié)構(gòu)在震損后，隔震模型對(duì)隔震層上部的結(jié)構(gòu)地震力仍然有減小的作用，但隔震效果小于未損傷的模型。由于模型損傷后下部結(jié)構(gòu)的剛度發(fā)生較大變化，按原來未損傷結(jié)構(gòu)計(jì)算優(yōu)化的隔震層的隔震效果有所退化。