层间隔震结构摩擦摆控制系统参数影响分析

文中研究了基于摩擦摆支座的结构层间隔震控制问题,分别建立了摩擦摆支座及层间隔震结构的有限元模型,对基于摩擦摆支座的结构层间隔震控制系统进行了参数影响分析以掌握其规律。以摩擦摆支座的摩擦系数和滑道半径为变量,研究了该控制系统参数对结构顶层加速度和隔震层变形的影响,探讨了隔震层位置的影响规律。以结构控制第三阶段Benchmark模型为背景,建立并制作了结构和隔震支座的有限元模型和实验模型。有限元分析结果表明,增大摩擦系数改变了摩擦摆支座初始刚度,顶层加速度衰减率随着摩擦系数的增大而增大,摩擦摆支座上下板之间相对位移随之减小,隔震层变形得到有效控制;滑道半径的增加降低了摩擦摆支座的摆动刚度,顶层加速度衰减率随着滑道半径的增大而增大,摩擦摆支座相对位移也随之增大;隔震层位置的变化影响结构整体动力特性,体现在振型模态参与质量系数的比例发生变化,摩擦摆层间隔震控制通过调整每个振型的贡献率来降低高阶振型的影响。

基于摩擦摆支座的层间隔震结构振动台试验研究

目的为解决基底隔震技术在高层结构中应用易倾覆倒塌的局限性,提出摩擦摆层间隔震技术,探究摩擦摆层间隔震技术在高层结构中应用的可行性。方法在第三阶段9层benchmark模型的基础上,设计0.5 m×0.5 m×2.065 m的9层试验模型,并设计3种不同滑道半径的摩擦摆隔震支座;考虑8种隔震层布置位置、4条典型地震动和4种地震地面运动加速度峰值,进行摩擦摆层间隔震结构的振动台试验,研究摩擦摆层间隔震结构的动力响应及其参数影响规律。结果在结构6~8层设置摩擦摆时,结构顶部加速度衰减率在30%~67%;采用摩擦摆层间隔震可以控制高宽比大于4的结构;将试验结果与数值模拟结果进行比较分析,验证了有限元模型能够较好地模拟摩擦摆层间隔震结构系统的动力响应。结论摩擦摆层间隔震技术可用于高烈度地区高层结构的地震作用致结构振动控制,研究结果可为发展新型结构层间隔震技术奠定基础。

被动式变阻尼隔震结构减震效果分析

设计了一种速度相关型被动式变阻尼器,该阻尼器的阻尼系数可随速度响应大小瞬时阶梯可变,具有自适应和无需能源的优点。针对由该阻尼器与隔震支座组成的新型组合隔震体系,以6层钢筋混凝土框架模型结构为例,采用高阶单步控制算法计算并设计变阻尼控制率,数值计算了被动式变阻尼隔震结构的避震效果,并与采用铅芯橡胶支座隔震结构与磁流变阻尼器隔震结构的振动台试验结果进行了对比分析。结果表明:被动式变阻尼隔震结构的上部结构加速度与隔震层基底位移反应同时受到了控制,控制效果趋近于磁流变阻尼器隔震结构且优于铅芯橡胶支座隔震结构,该避震方式可适用于更大地震动输入,因而更具控制优势。