建筑隔震橡膠支座耐火性能試驗研究.pdf

1、目前，Derham G.J.與Thomas A.G.、加藤道越、周福霖以及吳波等學者或?qū)W術(shù)團隊進行了隔震橡膠支座的耐火試驗，考察了支座火災(zāi)下溫度變化、燃燒、持荷以及火災(zāi)后力學性能、破壞等情況，試驗涉及支座類型和型號不一，且受火條件存差別較大，各試驗可比性小，而代價大、費用高，故支座耐火性能的數(shù)值模擬成為重要研究方向。但是，支座常用橡膠力學性能溫度相關(guān)性方面的試驗研究缺乏，支座耐火性能的數(shù)值模擬因缺少與溫度相關(guān)的橡膠本構(gòu)模型而相對落后。<

2、br>　　針對建筑隔震橡膠支座實際用天然橡膠(NR)與丁苯橡膠(SBR)材料開展了熱物理性能試驗研究。采用HotDisk熱常數(shù)分析試驗測定了材料高溫下的導熱系數(shù)、熱擴散率以及比熱;采用TGA熱重分析試驗測定了材料質(zhì)量百分率隨溫度變化曲線，比較了兩種膠料的熱穩(wěn)定性;考察了經(jīng)不同溫度加熱冷卻后橡膠的宏觀及微觀(SEM)形貌變化，為其高溫后力學性能的變化提供了表象學解釋。
　　對SBR及NR橡膠進行了不同速率(500mm/min、50m

3、m/min及20mm/min)的高溫后單軸拉伸試驗;對NR橡膠進行了高溫后剪切破壞試驗和循環(huán)剪切試驗;對NR橡膠進行了高溫后單軸壓縮試驗?？疾炝瞬牧细黜椥阅苤笜耍ú牧嫌捕取⒗鞆姸?、扯斷伸長率、100％定伸強度、200％定伸強度、300％定伸強度、剪切強度、最大剪應(yīng)變、等效阻尼比、等效剛度等）與歷經(jīng)溫度的關(guān)系，所得各項試驗應(yīng)力，應(yīng)變曲線作為提出橡膠常溫及高溫后本構(gòu)模型的基本依據(jù)。
　　基于NR橡膠常溫及高溫后各項力學性能試驗，利用

4、ANSYS有限元軟件識別了各超彈性材料模型（Polynomial、Neo-Hookean、Ogden、Yeoh及HyperFoam）的材料常數(shù)，對比了各模型擬合精度。采用上述材料模型（及常數(shù)）建立了高溫后單軸拉伸及四板剪切的數(shù)值模型，將ANSYS分析得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與試驗曲線對比，給出了適用于分析支座高溫后力學性能的橡膠超彈性本構(gòu)模型的材料參數(shù)取值。
　　基于ANSYS建立了支座四面受火瞬態(tài)傳熱的數(shù)值模型，通過與吳波課題組GZ

5、P600支座試驗升溫曲線對比驗證了其有效性。對海達橡塑有限公司生產(chǎn)的LNR600支座受火1.0h時的溫度場進行了模擬，將其溫度分布結(jié)果作為已知條件，引入NR橡膠高溫后本構(gòu)模型，建立了LNR600支座受火1.0h后剩余力學性能分析的數(shù)值模型，分析了支座受火前后豎向壓縮剛度和水平等效剛度的變化。結(jié)合支座火災(zāi)下溫度場分析及火災(zāi)后剩余力學性能分析的數(shù)值模擬，進行了支座耐火性能的參數(shù)化分析，分析了海達LNR系列天然橡膠支座豎向壓縮剛度及水平等效剛