LRB基底隔震系统的隔震效果仿真
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星 ６＋２ ６ ＋ ＋ ａ ＝一芏 ｇ （） ２
组 成 ， 中输 入 为 地 震 波 曲线 和 原 结 构 模 型 的 动 力 学 参 数 ， 出 其 输
１ ５ ０ ５ ｌ
０
０
一
４
为Ｓ Ｒ结 构 的层 问位 移 和 Ｘ 层 间 相 对 加 速 度 。 ａ
ｒ、 ．
组成 ， 中输人为地 震波 曲线和 Ｌ Ｂ隔震 系统 模型 的动力学 参 其 Ｒ
ห้องสมุดไป่ตู้
ｉ 层位移； 互 为地面运动加速度的水平分量； ２
Ｋｂ
＝ ； ；＝ 数 ， ∞ 输出为 Ｓ Ｒ结构 的层 间位移和 Ｐ ｓ ｉ ｏｉｏ ｔ ｎ隔震层 间相对位移。
， ，
； Ｄ ， ６ｍ 均为隔震层质量 ， ｎ ＝砑ｉｍ ， ／ ｍ 为第 质量 层
（） ５
的地震反应 ， 而来达 到减震 的效果 。 从
１ Ｌ Ｂ基底 隔震 系统 的振 动微 分方程 的分析 Ｒ
１ １ Ｌ Ｂ基底 隔震 系统 的运动 方程 ． Ｒ
［ ］王｝ Ｃ］立｝ Ｋ］．｝＝一［ ］ Ｊ （ ６＋量 ） （ ） Ｍ ｛ ＋［ ｛ ＋［ ｛ ２ ７ Ｍ ｛ ｝量 １
的 ， 过 Ｌ Ｂ隔 震 层 的 设 置 改变 了 上 部 结 构 的 周 期 ， 低 了结 构 通 Ｒ 降
原结构 的运动方程为 ： ［ ］茔｝ Ｃ］主｝ Ｋ］ｚ｝＝一［ ｛ ｝ Ｍ ｛ ＋［ ｛ ＋［ ｛ Ｍ］ Ｊ叠 式 中的参数同上。
０ ×＼ 输 Ｈ 嬉 垦蹬 在 ＳＭＵＬ Ｎ 中， 型主要 由输入 、 出和状态空 间三部分 Ｉ ＩＫ 模
三
／ｂ ￣ （ Ｙ
别为隔震系统的阻尼和刚度， ＝ｍ ＋∑ ｍ为结构的 Ｍ ６ 总质量；
［ ］［ ，Ｃ］ 别为结构 的质量 矩阵 、 Ｍ ，Ｋ］ ［ 分 刚度 矩 阵和阻尼矩 阵 ；
｛｝ Ｊ 为 维元 素 为 １的列 向量 。
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０
３ 两种 模型在 地震 作用 下层 间最大位移 的 比较
表 １ 原 结构 与 Ｌ Ｂ隔震 结构 楼 层 层 间 位 移表 Ｒ
在地震波作用下结构模型的楼层层 间位移／ ｍ
２ Ｓ ＭＵ Ｉ Ｋ模 型仿 真 Ｉ ＬＮ ２ １ 模拟 的实例 参 数 ．
以一个 ３层剪切型混凝土结构为参 照结构 ， 同时该结 构的参 数： 一层 的质量为 ３ ０ ０ ｋ ， ． ×１ ｇ 刚度为 ３ ５×１ 加Ｎ／ 二层的质 ． ０ ｍ；
向上部结构 的传播 ， 使输入结构 的地震能量 被隔震层 的耗能元 件 选用 Ｅ ｅ ｔ （ Ｓ Ｍａ ，８ １ ４ ）峰值加速度为 ０ １ 。 Ｌ Ｃ ｎｒ Ｎ ， ｙ １ ，９ ０ ， ｏ ．ｇ
吸收 ， 从而大大减少上部结构 的地震反应 ， 以保证建筑物的安全 。 ２ ２ 原结 构的模 型仿真 ． 而 Ｌ Ｂ基底 隔震支座是 由薄橡胶和薄钢 片交错叠放若 干层而成 Ｒ
典阻尼 ， 另一种是按隔震层的阻尼常数来确定 ：
＝
６
７
８
９
１ ０
２ Ｍ
（） ４
ｃ三 层 层 问 位 移 时程 曲线 ）
其中 ， 为 隔震层 的等效阻尼 比； 为仅 取决隔震层 水平 刚 ６
度 的自振频率。
图 １ 原 结构 与 Ｌ ＲＢ隔 震 结构 楼 层 层 间 位 移 时程 图
２ ３ Ｌ Ｂ 隔震 系统模 型仿 真 ． Ｒ
Ｌ Ｂ隔震 系统振动运动方程 见式 （ ）式 （ ） Ｒ １， ２。
在 ＳＭＵＬ Ｎ 中 ， 型 主 要 由输 入 、 出 和 状 态 空 间 三 部 分 Ｉ ＩＫ 模 输
ｉ ＝１
其 中， ｚ 为结构隔震相对位 移 ； 为结构相对于隔震层 的第 置
Ｋ ＞ ， ６： ｋ （） ３
毒
ｂ －层 层 间位 移 时 程 曲线 ）
其中 ， Ｋ 为 隔震 层 水 平 刚 度 ；ｊ ｋ 为 隔震 支 座 水 平 刚度 。 １ ２． ． ２ 隔震 层 阻 尼 的确 定
５
￡／ ｓ
隔 震 层 阻 尼 的确 定 有 两 种 方 法 ， 种 是 采 用 同上 部 结 构 的经 一
基 础 隔 震 ， 在建 筑 物 的上 部 结 构 与基 础 顶 面 之 间设 置 一 层 １ ， 度 为 ４ ０×１ 加 Ｎ／ Ｌ Ｂ 隔 震 系统 的 隔震 层 质 量 为 是 ０ 刚 ． ０ ｍ。 Ｒ
具有足够可靠性的隔震 层 ， 上部结 构与 基础分离 ， 使 阻隔地震 波 ２ ０ ０ ｋ ， ． ×１。 ｇ 阻尼 比为 ０ ０ ， 始 刚度 为 １１ ０ Ｎ／ ．５ 初 ． ×１ ｍ。地 震 波
ｔｓ ／
ａ 一层层间位移时程曲线 ）
目 １ Ｏ
１２ 方程 参数 的确 定 ．
１ ２． 隔震 层 刚度 的确 定 ． １ 隔震 层 的 刚度 系 根 据 垫 橡 胶 垫 个 数 和 每 个 橡 胶 垫 的力 学 性
量 ｓ
蠢 ０
能指标来确定的 ， 计算隔震层的等效刚度根据下式计算 ：
・
４ ・ ４
第３ ６卷 第 ２ ９期 ２０１０年 １０月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＡ
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ ２ １３ ． ９ Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０１
文 章 编号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ２ —０ ４０ １ ０ —８ ５ ２ １ ）９０ ４ ．２
Ｌ Ｂ 基 底 隔 震 系 统 的 隔 震 效 果 仿 真 Ｒ
周 统
摘
邹 祖 军
要： 介绍 了 Ｌ Ｂ基底 隔震 系统的工作原理 ， Ｌ Ｂ基底 基础隔震 系统动力微分方程进行 了分析 ， Ｒ 对 Ｒ 通过对 Ｌ Ｂ基底 Ｒ
隔 震 系 统进 行 建 模 ， 现 了对该 系统 隔震 效 果 模 拟 仿 真 ， 现 出该 系 统 的优 越 性。 实 体 关键词 ： 隔震 系统 ， 分 方 程 ， 微 隔震 效 果 ， 拟仿 真 模 中 图分 类 号 ： ３ ２ ＴＵ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ
组 成 ， 中输 入 为 地 震 波 曲线 和 原 结 构 模 型 的 动 力 学 参 数 ， 出 其 输
１ ５ ０ ５ ｌ
０
０
一
４
为Ｓ Ｒ结 构 的层 问位 移 和 Ｘ 层 间 相 对 加 速 度 。 ａ
ｒ、 ．
组成 ， 中输人为地 震波 曲线和 Ｌ Ｂ隔震 系统 模型 的动力学 参 其 Ｒ
ห้องสมุดไป่ตู้
ｉ 层位移； 互 为地面运动加速度的水平分量； ２
Ｋｂ
＝ ； ；＝ 数 ， ∞ 输出为 Ｓ Ｒ结构 的层 间位移和 Ｐ ｓ ｉ ｏｉｏ ｔ ｎ隔震层 间相对位移。
， ，
； Ｄ ， ６ｍ 均为隔震层质量 ， ｎ ＝砑ｉｍ ， ／ ｍ 为第 质量 层
（） ５
的地震反应 ， 而来达 到减震 的效果 。 从
１ Ｌ Ｂ基底 隔震 系统 的振 动微 分方程 的分析 Ｒ
１ １ Ｌ Ｂ基底 隔震 系统 的运动 方程 ． Ｒ
［ ］王｝ Ｃ］立｝ Ｋ］．｝＝一［ ］ Ｊ （ ６＋量 ） （ ） Ｍ ｛ ＋［ ｛ ＋［ ｛ ２ ７ Ｍ ｛ ｝量 １
的 ， 过 Ｌ Ｂ隔 震 层 的 设 置 改变 了 上 部 结 构 的 周 期 ， 低 了结 构 通 Ｒ 降
原结构 的运动方程为 ： ［ ］茔｝ Ｃ］主｝ Ｋ］ｚ｝＝一［ ｛ ｝ Ｍ ｛ ＋［ ｛ ＋［ ｛ Ｍ］ Ｊ叠 式 中的参数同上。
０ ×＼ 输 Ｈ 嬉 垦蹬 在 ＳＭＵＬ Ｎ 中， 型主要 由输入 、 出和状态空 间三部分 Ｉ ＩＫ 模
三
／ｂ ￣ （ Ｙ
别为隔震系统的阻尼和刚度， ＝ｍ ＋∑ ｍ为结构的 Ｍ ６ 总质量；
［ ］［ ，Ｃ］ 别为结构 的质量 矩阵 、 Ｍ ，Ｋ］ ［ 分 刚度 矩 阵和阻尼矩 阵 ；
｛｝ Ｊ 为 维元 素 为 １的列 向量 。
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０
３ 两种 模型在 地震 作用 下层 间最大位移 的 比较
表 １ 原 结构 与 Ｌ Ｂ隔震 结构 楼 层 层 间 位 移表 Ｒ
在地震波作用下结构模型的楼层层 间位移／ ｍ
２ Ｓ ＭＵ Ｉ Ｋ模 型仿 真 Ｉ ＬＮ ２ １ 模拟 的实例 参 数 ．
以一个 ３层剪切型混凝土结构为参 照结构 ， 同时该结 构的参 数： 一层 的质量为 ３ ０ ０ ｋ ， ． ×１ ｇ 刚度为 ３ ５×１ 加Ｎ／ 二层的质 ． ０ ｍ；
向上部结构 的传播 ， 使输入结构 的地震能量 被隔震层 的耗能元 件 选用 Ｅ ｅ ｔ （ Ｓ Ｍａ ，８ １ ４ ）峰值加速度为 ０ １ 。 Ｌ Ｃ ｎｒ Ｎ ， ｙ １ ，９ ０ ， ｏ ．ｇ
吸收 ， 从而大大减少上部结构 的地震反应 ， 以保证建筑物的安全 。 ２ ２ 原结 构的模 型仿真 ． 而 Ｌ Ｂ基底 隔震支座是 由薄橡胶和薄钢 片交错叠放若 干层而成 Ｒ
典阻尼 ， 另一种是按隔震层的阻尼常数来确定 ：
＝
６
７
８
９
１ ０
２ Ｍ
（） ４
ｃ三 层 层 问 位 移 时程 曲线 ）
其中 ， 为 隔震层 的等效阻尼 比； 为仅 取决隔震层 水平 刚 ６
度 的自振频率。
图 １ 原 结构 与 Ｌ ＲＢ隔 震 结构 楼 层 层 间 位 移 时程 图
２ ３ Ｌ Ｂ 隔震 系统模 型仿 真 ． Ｒ
Ｌ Ｂ隔震 系统振动运动方程 见式 （ ）式 （ ） Ｒ １， ２。
在 ＳＭＵＬ Ｎ 中 ， 型 主 要 由输 入 、 出 和 状 态 空 间 三 部 分 Ｉ ＩＫ 模 输
ｉ ＝１
其 中， ｚ 为结构隔震相对位 移 ； 为结构相对于隔震层 的第 置
Ｋ ＞ ， ６： ｋ （） ３
毒
ｂ －层 层 间位 移 时 程 曲线 ）
其中 ， Ｋ 为 隔震 层 水 平 刚 度 ；ｊ ｋ 为 隔震 支 座 水 平 刚度 。 １ ２． ． ２ 隔震 层 阻 尼 的确 定
５
￡／ ｓ
隔 震 层 阻 尼 的确 定 有 两 种 方 法 ， 种 是 采 用 同上 部 结 构 的经 一
基 础 隔 震 ， 在建 筑 物 的上 部 结 构 与基 础 顶 面 之 间设 置 一 层 １ ， 度 为 ４ ０×１ 加 Ｎ／ Ｌ Ｂ 隔 震 系统 的 隔震 层 质 量 为 是 ０ 刚 ． ０ ｍ。 Ｒ
具有足够可靠性的隔震 层 ， 上部结 构与 基础分离 ， 使 阻隔地震 波 ２ ０ ０ ｋ ， ． ×１。 ｇ 阻尼 比为 ０ ０ ， 始 刚度 为 １１ ０ Ｎ／ ．５ 初 ． ×１ ｍ。地 震 波
ｔｓ ／
ａ 一层层间位移时程曲线 ）
目 １ Ｏ
１２ 方程 参数 的确 定 ．
１ ２． 隔震 层 刚度 的确 定 ． １ 隔震 层 的 刚度 系 根 据 垫 橡 胶 垫 个 数 和 每 个 橡 胶 垫 的力 学 性
量 ｓ
蠢 ０
能指标来确定的 ， 计算隔震层的等效刚度根据下式计算 ：
・
４ ・ ４
第３ ６卷 第 ２ ９期 ２０１０年 １０月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＡ
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ ２ １３ ． ９ Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０１
文 章 编号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ２ —０ ４０ １ ０ —８ ５ ２ １ ）９０ ４ ．２
Ｌ Ｂ 基 底 隔 震 系 统 的 隔 震 效 果 仿 真 Ｒ
周 统
摘
邹 祖 军
要： 介绍 了 Ｌ Ｂ基底 隔震 系统的工作原理 ， Ｌ Ｂ基底 基础隔震 系统动力微分方程进行 了分析 ， Ｒ 对 Ｒ 通过对 Ｌ Ｂ基底 Ｒ
隔 震 系 统进 行 建 模 ， 现 了对该 系统 隔震 效 果 模 拟 仿 真 ， 现 出该 系 统 的优 越 性。 实 体 关键词 ： 隔震 系统 ， 分 方 程 ， 微 隔震 效 果 ， 拟仿 真 模 中 图分 类 号 ： ３ ２ ＴＵ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ