采用摩擦摆隔震支座的某营房地震响应分析

采用摩擦摆隔震支座对某部队营房的六层钢筋混凝土框架结构进行基础隔震设计。通过理论推导得到摩擦摆支座的初始刚度和等效刚度,利用有限元软件ETABS对结构进行动力时程分析。分析结果表明:在设防地震作用下,结构的层间位移角、层间剪力响应比抗震结构减小十分明显;在罕遇地震作用下,支座水平位移未超出限值,表明摩擦摆支座隔震效果显著。     

上部结构周期对摩擦摆基础隔震结构地震反应的影响

对摩擦摆基础隔震结构进行了地震反应分析,研究了上部结构周期对结构地震反应的影响.结果表明,随着上部结构刚度的减小,上部结构周期增大,摩擦摆支座位移逐渐减小,上部结构的加速度反应和楼层剪力逐渐增大.     

双滑动面摩擦摆隔震支座的隔震效果

以 Lagrange 方程和龙格-库塔方法为基本方法,采用 MATLAB 编制求解程序,计算了在一个7层结构中设置双滑动面摩擦摆隔震系统的地震动力反应,并与未设置隔震系统的数值比较分析了双滑动面摩擦摆隔震系统的性能,分析与计算结果表明：结构基础设置双滑动面摩擦摆支座具有明显的隔震效果,当μ=0.01、r =3.5时隔震效果已达70%左右。     

高度可调摩擦摆隔震支座的力学性能

为了抗御强震动和基础不均匀沉降,研制出具有圆弧滑动面的新型高度可调摩擦摆隔震支座.通过滑动试验测定了可调节摩擦摆隔震支座的摩擦系数,在此基础上得到摩擦摆隔震结构的等效自振周期.理论分析证明:摩擦摆隔震支座的自振周期只和弧面半径R、摩擦系数μ、摩擦摆水平位移Dd有关,与结构质量等参数无关,具有良好的稳定性.高度可调摩擦摆隔震支座能够抗御强震动和基础不均匀沉降,并具有良好的自限、自复位功能和振动稳定性,无需附设阻尼向心机构,且在上部结构中不必考虑复杂的抗震措施.高度可调摩擦摆隔震支座结构简单,应用方便,宜在工程中推广应用.     

摩擦摆隔震结构响应的SIMULINK仿真模型

结合摩擦摆隔震剪切型结构的非线性振动微分方程和状态转换条件,基于Simulink基本模块库并利用s-函数建立了求解摩擦摆强非线性状态方程的滑动模块;搭建出摩擦摆隔震建筑结构地震响应的Simulink仿真模型,为系统分析其地震响应规律提供了一个高效实用的计算途径.     

三维多级复合摩擦摆隔震结构有限元分析

为考察一种新型三维多级复合摩擦摆的隔震性能,采用Abaqus有限元软件对结构进行时程动力分析,计算罕遇地震下结构的加速度、层间位移等.对比结构隔震前后的地震响应,该复合摩擦摆既有多级摩擦摆可根据抗震设防目标适时调整结构自振周期的特性,又有碟簧的竖向变刚度、隔震耗能能力.研究结果表明:隔震结构基本自振周期被延长,变形主要集中在隔震层;可在水平和竖向同时达到上部结构"整体平动"的良好隔震效果;经分析可忽略水平和竖向隔震的耦合作用,各自分开计算.     

具有NES的复合摩擦摆隔震性能有限元分析

为探讨具有NES的复合摩擦摆隔震性能,采用ABAQUS软件对一幢三层框架结构进行有限元模拟分析,选取EL-Centro波、Accel人工波、Taft波,计算结构在不同震级、不同加速度峰值地震作用下的响应,并对隔震前后结构的动力反应进行对比.分析结果表明:具有NES的复合摩擦摆隔震支座可以有效地减小结构在地震作用下的加速度响应,并使结构产生整体平移,减小了结构的层间位移角,同时增大了结构自振周期,远离了一般场地的卓越周期,结构可以快速有效地吸收消耗地震能,将地震能更多地转化掉,从而达到隔震的效果.     

摩擦摆隔震结构地震反应的计算分析

以一个摩擦摆隔震五层剪切型结构为例,采用有限元分析程序,计算分析了隔震与非隔震上部结构振动状态和能量响应规律.结果表明,滑移隔震对于上部结构振动响应的隔震效果受能量方面的机理控制.由于滑动摩擦层耗散了绝大部分的地震输入能量,采用摩擦摆基底隔震措施以有效降低上部结构的最大加速度和层间位移反应.     

考虑动水压力的拉索减震支座深水桥梁地震响应分析

以某跨海连续梁桥为例,研究动水压力对拉索减震支座减隔震体系下深水桥梁地震响应的影响,分析拉索减震支座在深水区连续梁桥中的适用性。首先建立考虑动水压力下的深水桥梁地震响应分析方法,然后针对拉索减震支座减隔震体系对该桥进行动力响应分析,并与摩擦摆减隔震体系进行对比。结果表明:动水压力增大了深水桥梁的地震内力和位移响应;拉索减震支座减隔震体系下,动水压力对地震响应的影响程度明显小于摩擦摆减隔震体系,体现了拉索减震支座在深水桥梁抗震设计中的优越性。     

建筑物滚动摩擦隔震理论

提出了建筑物滚动摩擦隔震理论。根据动能定理与多体动力学理论,导出了复位弹簧-辊轴摩擦摆隔震系统的强非线性多自由度运动方程,并根据龙格-库塔方法给出了数值求解过程．计算了两个实例工程在地震作用下的动力反应特性．分析了滚动摩擦隔震系统的隔震性能,辊轴式摩擦摆的结构较FPS滑道式摩擦摆有了改善．它消除了隅型摩擦摆中滑道摩擦力的冲击作用,也不必在滑道系统中设置运动转向装置．在合适的复位弹簧系数及滚动摩擦系数条件下,辊轴式摩擦摆隔震系统具有较好复位能力与耗能特性,隔震效率可达80％以上,的而且在竖向也可能会有较好的隔震效果。     

探讨采用摩擦摆支座的隔震结构设计

隔震建筑与普通建筑物相比具有不同的特点,因此,在建筑设计及日常维护中需要从隔震支座选取、设计方法、竣工检查事项、定期检查、应急检查等方面入手加强管理.首先,应根据建筑物高宽比、平面规则性等特点对隔震支座加以选取,通过对摩擦摆隔震支座与铅芯橡胶支座性能对比,摩擦摆隔震支座具有更加良好的稳定性和可靠性,因此在隔震建筑中推荐使用摩擦摆隔震支座;其次,通过对现有隔震设计方法的描述,针对设置摩擦摆隔震支座的隔震建筑,一般应采用隔震建筑的直接设计法,并以一个六层框架结构办公楼为例进行了仿真分析;最后,提出竣工验收及日常维护注意事项,以保证隔震建筑在地震来临时能够正常运行.     

纯摩擦滑移隔震结构的动力反应分析

在建立了基础隔震结构动力反应方程的基础之上,通过数值模拟,对纯摩擦滑移隔震结构体系的地震反应进行了计算和分析,研究了该体系中摩擦因数的变化对隔震效果的影响.结果表明:当摩擦因数取较小值时,各楼层的加速度和层间剪力较小,隔震效果良好;反之,则隔震效果不佳.     

变系数摩擦摆系统的隔震研究

基于摩擦摆隔震结构的振动微分方程 ,将摩擦摆系统的滑动摩擦系数作为速度的函数 ,通过数值模拟研究了摩擦摆系统参数对结构最大地震响应的影响。结果表明 ,摩擦摆具有良好的隔震性能。     

基础隔震系统性能评估与提升研究进展

基础隔震技术是一种利用减、隔震装置将结构与基准面解耦来降低主体结构地震作用的控制技术,近几十年来在诸多重要工程中取得了成功应用．结合我国相关规范新引入极罕遇地震作用的研究背景,介绍了近年来国内外橡胶隔震支座和摩擦摆支座的理论与试验研究成果,重点探讨了复杂环境条件下隔震支座的性能演变规律与相应的性能提升方法,进而分析了被动自适应隔震系统与组合隔震系统的研究动态,并总结了研究存在的不足,为基础隔震体系性能评估与提升的进一步研究提供参考．     

考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构高宽比限值研究

对考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构的高宽比限值进行了研究。采用多自由度分析模型,建立了滑移隔震结构在水平与竖向地震作用耦联下的运动微分方程,给出了考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构的高宽比限值计算公式。以某六层采用摩擦滑移隔震的框架结构为例,考虑不同的场地条件,研究了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响。     

双凹摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟研究

介绍了双凹摩擦摆隔震支座的基本构成和隔震原理,从力学平衡原理出发对双凹摩擦摆隔震支座进行了理论分析,推导了双凹摩擦摆隔震支座的刚度,分别构造了双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回模型,并探讨了支座的回复特性,得到了其最大残余位移的计算公式.采用ABAQUS软件对双凹摩擦摆隔震支座进行了实体单元建模,数值模拟了低周反复荷载作用下的双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回特性及其回复特性.研究结果表明:①理论分析和数值模拟结果吻合较好,验证了提出的滞回模型和最大残余位移计算公式的正确性;②双凹摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能;③该支座的刚度与上下滑动面的球面半径之和成反比,其隔震周期也仅与半径有关,与上部结构质量无关;④其最大残余位移为上下两滑动面的摩擦系数和球面半径的乘积之和.     

基于响应面法的高铁隔震桥梁地震风险分析

考虑高铁桥梁结构自身和地震动的不确定性,采用SAP2000分别建立隔震与非隔震高铁桥梁模型,运用中心复合设计法建立试验样本,对桥梁结构模型进行非线性动力时程分析,分别建立以墩柱位移延性系数和支座剪切位移为输出的响应面函数。基于拉丁超立方抽样,获得隔震与非隔震桥梁构件的易损性曲线;基于结构易损性和地震所造成的损失分析,得出桥梁结构在其全寿命期内的总费用。研究结果表明：通过中心复合设计法得到响应面函数的方法,可以大幅提高高铁隔震桥梁易损性分析的计算效率;隔震墩柱发生各级破坏的超越概率均明显低于非隔震墩柱,说明摩擦摆隔震支座通过延长结构周期和摩擦耗能对高铁桥梁墩柱起到了很好的保护作用;隔震桥梁全寿命期内地震经济损失、检修费用及全寿命总费用等均低于非隔震结构,说明隔震桥梁在全寿命周期内的经济性好。     

基于构件模态应变能比的隔震烟风道结构等效线性化分析

对大型烟风道采用热滑移型双凹摩擦摆(thermal sliding double concave friction pendulum system,TS-DCFP)隔震的结构等效线性化方法进行研究。推导了TS-DCFP采用滑移面等效半径、等效摩擦系数表达的三线性滞回模型的等效刚度和等效阻尼比,适于以非线性变形为主的摩擦摆隔震结构。建立了横向地震作用下的二自由度结构动力分析模型,基于构件模态应变能比,推导了振型组合阻尼比公式。采用提出的等效参数对二自由度烟风道隔震结构进行线性时程分析,并与三维模型非线性时程分析结果进行比较。分析表明,TS-DCFP用于烟风道隔震效果相当显著,且本文提出的等效线性化方法对道体反力、底部剪力的估计接近非线性时程分析结果,用于结构初步设计选型很有效。     

采用摩擦摆支座的超大跨连续梁桥隔震效果

为了研究超大跨连续梁桥采用摩擦摆支座的隔震效果,以某主跨为240 m的七跨钢-混凝土连续梁桥为工程背景,建立桩土相互作用动力分析模型,采用非线性连接单元模拟盆式滑动支座及摩擦摆支座的非线性受力性能.非线性地震响应分析结果表明:采用传统抗震体系时,超大跨连续梁桥的固定墩及其桩基础的内力需求非常大;采用摩擦摆支座的隔震体系可以减少固定墩及其桩基础内力约40%,并显著改善其他桥墩的地震力分配.摩擦摆支座对超大跨连续梁桥的减震机理主要体现为:延长结构自振周期、减小固定墩有效振动质量、改变地震力传递途径、增强附属装置耗能,从而显著地改善了超大跨连续梁桥的地震响应.     

摩擦摆基础隔震结构能量反应影响因素分析

对摩擦摆基础隔震结构进行了能量反应分析,研究了支座摩擦系数和地震烈度对结构能量反应的影响,表明随着支座摩擦系数的增大,结构的总输入能量增大,隔震层耗能比减小,上部结构的变形耗能比增大;随着地震烈度的提高,结构的总输入能量显著增大,隔震层耗能比增大,上部结构变形耗能比减小.