一种重型储仓设备的铅芯橡胶隔震支座参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种重型储仓设备的铅芯橡胶隔震支座参数设计方法，属于隔震技术领域；包括以下步骤：简化力学模型；等效刚度寻优得到隔震支座的等效刚度K

【技术实现步骤摘要】
一种重型储仓设备的铅芯橡胶隔震支座参数设计方法


[0001]本专利技术涉及一种铅芯橡胶隔震支座的参数设计方法，具体涉及一种重型储仓结构的铅芯橡胶隔震支座参数设计方法，属于隔震


技术介绍

[0002]重型储仓是工业结构中的常见设备，其质量占比巨大，放置位置特殊，常处于结构的高位楼层，在地震过程中对主结构安全产生不可忽略的不利影响。比如，重型储仓向下传递的竖向荷载巨大，导致主结构梁、柱设计截面的尺寸在重型储仓作用位置处陡增，使厂房质量、刚度呈现不规则分布，表现出“强梁弱柱”、异形梁柱节点、短柱等不利于结构抗震的特点。因此，对重型储仓设备进行合理的减隔震设计，是工业结构抗震设计的关键性问题之一。
[0003]铅芯橡胶隔震支座(简称LRB)在隔震设计得到广泛应用，通过隔震支座将重型储仓与主结构厂房柔性连接，起到延长结构周期，降低基底剪力的作用。同时，低屈服点铅芯在地震过程中起到耗能作用，能吸收地震动能量，减少主结构地震响应。将重型储仓设计为调谐质量块，能够发挥调谐质量阻尼器(简称TMD)的减震作用。但是，仅依靠调谐作用的减震鲁棒性较差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重型储仓设备的铅芯橡胶隔震支座参数设计方法，其特征在于：包括以下步骤：准备工作：S0、获取重型储仓高位隔震中铅芯橡胶隔震支座设计所需的基本力学参数与取值范围；操作步骤：S1、模型简化：基于工程中常用的“糖葫芦串”多自由度力学模型，将带重型储仓的主厂房结构简化为m
‑
M双自由度模型，其中将作为调谐质量块的重型储仓简化为单自由度质点m，主结构简化为另一自由度质点M，并将储仓的阻尼比、刚度、固有频率分别表示为ξ
m
、k、ω
m
；主结构的阻尼比、刚度、固有频率分别表示为ξ
M
、K、ω
Main
；S2、等效刚度寻优：基于上述步骤S1中得到的简化双自由度模型，以多条地震波下的主结构平均地震位移的最小值为优化目标，结合调谐质量阻尼器TMD调谐理论，采用单纯形优化方法，并限制阻尼比寻优范围，得出最佳频率比f
opt
，经计算得到LRB支座的等效刚度K
h
；S3、屈服强度寻优：基于上述步骤S1中得到的简化双自由度模型，根据场地特征和设计反应谱，选取地震波，计算地面峰值加速度PGA，并由PGA
‑
Q
d
/W的拟合关系得到最优耗能屈服强度Q
d
/W，经计算得到铅芯直径D
L
；S4、计算LRB支座的设计参数：根据步骤S0中得到LRB支座的基本力学参数，带入LRB支座的橡胶层数n、橡胶G值、橡胶垫层总厚度T
r
、第一形状系数S1和第二形状系数S2的参数预设值，由公式得到初始强度K1和支座直径B的设计参数，根据理论公式推导计算出屈服后刚度K
d
、等效刚度K
h
的设计参数；S5、计算减震效果：采用等效质心高度简化建模的方式，建立含重型储仓的主结构体系的简化三维模型，以考虑储仓
‑
主结构的相互作用，并将步骤S4计算的LRB设计参数代入简化模型中，通过时程分析计算减震效果，若满足预设减震目标则完成选择设计，若不满足，应返回步骤S4中修改预设值后重新计算；S6、检验支座尺寸限制：根据现场安装空间，确定可布置的隔震支座的尺寸限制，以避免因隔震支座尺寸过大而卡住储仓水平运动以及出现相邻储仓的支座发生碰撞的问题；S7、检验位移限制：根据规范设计要求和工程中实际使用条件，检验隔震支座的水平位移是否超过位移限制，若不满足，返回步骤S4中修改预设值后重新计算，若满足则完成设计。2.根据权利要求1所述的一种重型储仓设备的铅芯橡胶隔震支座参数设计方法，其特征在于：所述步骤S0中，LRB支座的基本力学参数包括屈服强度Q
d
、铅芯水平屈服强度σ
pd
、初始刚度K1、等效刚度K
h
、支座直径B、铅芯直径D
L
、第一形状系数S1、第二形状系数S2、橡胶G值、单层橡胶厚度t
r
、橡胶层数n、橡胶垫层总厚度T
r
和屈服比α；其中屈服比α代表屈服后刚度/初始刚度的值，屈服比α可开展材料性能试验进行确定。3.根据权利要求1所述的一种重型储仓设备的铅芯橡胶隔震支座参数设计方法，其特
征在于：所述步骤S1中，重型储仓部分的阻尼比ξ
m
、刚度k通过LRB支座的参数确定；主结构的阻尼比ξ
M
按常规值选取，刚度K是基于主结构的自振周期与质量信息通过单自由度周期公式等效计算确定。4.根据权利要求1所述的一种重型储仓设备的铅芯橡胶隔震支座参数设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，基于步骤S1得到的简化双自由度模型，考虑地震动特征，同时限制阻尼比范围进行优化设计，其等效刚度寻优计算的具体步骤如下：S21、根据步骤S1中简化得到的m
‑
M双自由度模型，该模型在地震激励F
(t)
下的动力学方程如下：式中，F
(t)
为地震激励，C为主结构的阻尼，c为储仓的阻尼，X为主结构在地震下的位移响应，x为储仓在地震下的位移响应，M为主结构的质量，m为储仓的质量，K为主结构的刚度，k为储仓隔震层的水平刚度；S22、根据场地类别、剪切波速、上覆土层厚度的场地特征和结构抗震设防要求，选取一定数量的地震动，并在主结构的周期范围内，与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健泽，李德生，王文泽，戴靠山，李弢，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：