本文是一篇土木工程论文，本文主要针对农村隔震技术目前存在的不足，对现有橡胶隔震支座的加劲层选用了 3240 酚醛环氧树脂板材和 Fr4 环氧树脂板材进行了替换。为了确保新材料能够满足隔震技术的要求，对两种材料分别进行了剥离试验和力学试验；对两种材料做成的隔震支座进行了竖向压缩试验、压剪试验；对两类支座分别进行了数值模拟，并针对支座的一些不足给出了相关建议。
第一章 绪论
1.1 引言
地震是地球板块与板块之间碰撞释放能量产生的剧烈地质活动，世界各国的科学家也一致致力于研究地震的发生及破坏规律[1],但是受到科学技术的发展限制，目前对地震的发生的相关规律了解有限。
我国大部分地区处于地震高发区域，东部沿海地区在环太平洋地震带附近，西藏地区经常受到印度板块的冲击，而我国内陆也分布着大量的地震断裂带，例如华北地震带、中枢地震带等，很多内陆地震多发于这些地震带附近[2-3]。正因如此我国自古保受地震灾害折磨，地震也对我国百姓的生命安全及经济产生了巨大的威胁。
近百年以来，我国发生破坏性地震较多，经济损失严重，受灾面积达 28.42 万平方公里，伤亡人数达 49 万人，地震损毁房屋 896.8 万间[2]，因为我国上世纪经济及科技较为落后，导致建筑抗震技术发展缓慢，大量的伤亡人数基本都集中在那个时期，随着改革开放的进行，国家的经济和科技得到了高速的发展，抗震技术也得到了较为完善的发展，地震造成的伤亡人数也大大降低，但是在偏远的农村地区，很多建筑还是仅仅依靠经验来建造，并没有经过严格的设计以及严谨的施工，农村的伤亡比重也越来越高。
1.2 我国村镇民居结构及地震灾害
我国建筑种类较多，但在农村建筑中主要以砌体结构、木结构和土石结构为主。王毅红等[4-5]在全国范围内进行调查，调查了 19 个省市，68 个行政村的 354户农村建筑，砌体结构占比达到了 64.12%，其次为生土结构占比为 23.73%，石结构和木结构分别占了 6.78%和 2.54%，其他的占了 2.82%；郑士举[6]等也对全国范围内的村镇住宅进行了调查，调查了 511 户，其中砖混结构占 76.9%、生土结构11.7%，木结构 9.4%以及石结构 2.0%。我国目前村镇建筑主要以砌体结构为主。
1.2.1 砌体结构现状及震害分析
砌体结构是指以砖砌体墙为承重结构，砖墙由水泥砂浆和块材组合而成，块材有烧结普通粘土砖、石块、混凝土块材等。砌体结构可分为两类，一类无筋砌体另一类为配筋砌体，砌体结构拥有良好的力学性能和稳定性，在施工时，施工简单方便，材料来源广泛，但是缺点也较为明显，例如结构本身质量大[7-8]。
村镇砌体结构的抗震能力较差主要是因为建筑的建造简单的依靠经验，没有理论指导，缺少抗震设计，并且在施工过程中，为了降低整体成本，钢筋和混凝土用量少，结构缺少抗震措施，节点处连接出现问题。
李司齐[9]等对汶川地震中砌体结构进行了震害分析，一共分析了 3991 栋都江堰的砌体建筑，结果发现砌体结构容易在纵、横墙处、开洞区域/纵横墙接缝区域以及窗下墙和构造柱地方，但是经过抗震设计的建筑结构基本完好。于是提出机体结构应合理设计构造柱和圈梁，增强结构整体性，构造柱节点位置应确保足够的抗弯及抗剪强度等。
孔令召[10]等对都江堰市的框架与砌体结构进行了抗震分析，一共调查了 1074栋房屋，其中有 256 栋房屋破坏较为严重，在这些建筑中，218 栋为砌体，22 栋为混凝土框架结构，砌体结构占比 31%，框架结构为 12%。通过调查发现经过抗震设计的结构能实现三水准目标。在地震中，楼梯破坏较为严重，在设计时应进一步加强。
张敏[11]等以汶川地震中的漩口中学为例对地震中的砌体结构进行了分析，发现建筑部位不同，受力情况不同，破坏形式及破坏程度也不同，同一建筑在不同部位的砌体结构破坏表象也不一样。
第二章 橡胶隔震支座理论分析
2.1 引言
隔震技术自被提出以来已经产生了很多的隔震装置，而其中技术较为成熟的就是叠层橡胶钢板隔震支座。橡胶隔震支座的结构主要分为法兰板、内部钢板层、内部橡胶层和封板，橡胶层和钢板层之间涂上胶粘剂，再通过高温硫化使两种材料完全粘结在一起。
隔震支座需要能够满足长期稳定的支撑上部建筑结构质量的要求，即使地震中产生较大的水平变形时也要保持足够的竖向承载能力。在支座的变形性能方面，隔震支座在追求竖向承载力的同时也要保证其水平变形能力。隔震支座的恢复能力也至关重要，复位能力的大小与震后的残余变形大小直接相关，因此支座必须具备足够的恢复刚度。
叠层橡胶钢板支座的理论已经研究的较为成熟，通常认为以钢板为加劲层的橡胶支座为刚性支座，以纤维增强塑料板为加劲层的支座为柔性支座，Kelly 作为较早提出以工程塑料板代替钢板的人，其对纤维增强板隔震支座的理论的研究也开展的较早，而 Tsai 在 Kelly 研究的基础上继续研究，其考虑了弹性体的不可压缩性以及加劲层柔性，推导出了单层圆形柔性支座的竖向刚度和弯曲刚度，Angeli考虑了支座的可压缩性影响，求得矩形支座的压缩和弯曲刚度解。
本章主要是针对纤维增强支座的理论进行对比分析，分别使用刚支座理论和柔性支座理论对纤维增强支座的压缩和弯曲刚度进行分析，对比两种理论中，支座的刚度的差距，并将理论刚度与试验获得的刚度进行对比分析，给出了纤维增强复合材料的理论。
2.2 刚性支座理论
2.2.1 四个理论假定
在刚性支座理论中，橡胶隔震支座的竖向刚度、水平刚度的计算公式给出了以下三个假定：
（1）小变形理论，刚度理论推导的基础为弹性理论，即在小变形情况下。
（2）钢板的全刚化，认为内部钢板刚度无限大，不会产生平面外变形。
（3）材料的不可压缩性，认为橡胶是不可压缩的，体积变化很小，即认为橡胶的泊松比近似为 0.5，橡胶的弹性模量𝐸0和剪切模量 G 有关系𝐸0= 2(1 + ν)G，当ν = 0.5时，二者关系为𝐸0= 3𝐺。
（4）理论公式的修正，为使弹性模量理论值与实测值更接近，要对弹性模量进行修正，弹性模量可用公式 2.3 进行修正。
柔性支座理论主要针对的就是纤维增强塑料板类橡胶支座，可近似的认为加劲层的弹性模量低于钢板的都为柔性材料，最常见的就是各类工程塑料板，这些塑料板的弹性模量一般在 3GPa 到 30GPa 之间。对柔性支座的研究主要是在美国学者 Tsai 和 Kelly[50]教授建立的一套体系上完成的，柔性支座基于两种假定：（1）水平面保持不变；（2）橡胶变形前垂直线上的点在加载后位于抛物线上。
对结果进行分析发现：两种支座使用公式𝐸𝑐 = 3𝐺(1 + 2𝜅𝑆12）计算结果与试验刚度的结果分别相差 6.72%和 14.34%，而使用柔性支座理论考虑加劲层变形的结果与试验结果相差较大，分别为 18.99%和 24.16%，考虑加劲层变形的结果与试验结果虽然差距较大，但都在 25%以内，式 2-36 的两种支座的计算结果与试验结果分别相差 2.10%和 6.23%，除式 2.35 计算结果与实验结果相差较大外，其他都可以用来计算支座的压缩刚度，考虑原因可能是橡胶的压缩模量较大导致式 2.35精度降低，而 2.36 式明显与试验结果更贴近，但其计算复杂，不利于工程使用，所以该类型支座依旧可以使用用途最为广泛的刚性支座理论。
第三章 隔震支座叠层板材力学试验 ............................. 29
3.1 引言 .................................... 29
3.2 橡胶与板材的剥离试验 .......................... 29
3.3 隔震支座叠层板材的材性试验 .............................. 33
第四章 两类支座的力学性能试验........................... 51
4.1 引言 ......................... 51
4.2 简易隔震支座的制作 .................... 52
4.3 3240 板材支座的力学相关试验 .......................... 53
第五章 隔震支座数值模拟 ........................... 73
5.1 引言 ....................... 73
5.2 支座模型的建立 ........................... 73
第五章 隔震支座数值模拟
5.1 引言
在前几章的内容中，对支座的理论及其力学试验进行了分析，但 理论分析都建立在支座变形在弹性范围内，橡胶假定为线弹性材料，加劲层只发生 平面内变形，力学性能试验为支座的宏观表现。在实际情况中，橡胶发生较大变形，并且橡胶为非线性的，支座内部的应力情况并不明确。为了探究支座内部的应力分布情况，使用 Abaqus 有限元软件对支座的几种情况进行了数值模拟。
本章主要以第四章力学试验的试件作为 Abaqus 的三维模型，在对支座进行压剪试验时，支座发生翘曲，而在实际工程中，支座通过构造措施并不会发生翘曲，因此模拟了这两种情况下支座的内力分布情况。同时也将模拟的结果与试验结果进行对比分析，并且为了探究封板板厚对支座内部应力的影响，对几种不同封板
