支座滑道半径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,研究了支座滑道半径对支座位移、楼层加速度和楼层剪力的影响,表明当支座的摩擦系数较小时,随着支座滑道半径的增大,隔震结构的自振周期增大,摩擦摆支座位移逐渐增大,结构的加速度反应和楼层剪力减小;当支座的摩擦系数较大时,改变支座的滑道半径,调整基础隔震结构周期对支座位移、结构加速度反应和楼层剪力的影响较小。

带摩擦摆支座的巨子有控结构地震响应分析

在巨子有控结构的子结构柱底设置摩擦摆支座,形成带摩擦摆支座的巨子有控结构。对该结构进行双向地震响应分析,研究摩擦摆滑道半径和摩擦系数对结构能量、加速度、楼层位移和层间剪力等结构重要指标的影响规律,并与传统巨子有控结构进行比较分析。结果表明:摩擦摆支座能够有效地降低巨子有控结构的地震响应;当滑道半径为500mm和1 500mm时,结构的减震效果较为明显;由于,结构指标随着摩擦系数的增大而增大,因此在进行结构设计时应尽量选用摩擦系数小的摩擦摆。

变摩擦作用FPS支座隔震体系效果分析

根据拉格朗日方程建立了变摩擦作用FPS隔震体系的运动方程,采用MATLAB语言编制了求解程序计算体系的动力反应。结果表明:当FPS接触面摩擦系数较小时,变摩擦作用才对隔震效果有影响,但是对FPS支座的减震效果改善很小;当增加的附加压力较大时,减震效果可能降低。当摩擦系数大于0.1时,变摩擦作用对FPS支座的减震效果没有影响。可以认为采用无变摩擦作用、较低的常摩擦系数方案(推荐0.05),就能接近最佳的减震效果。

摩擦摆地下室顶板与基础顶面隔震对比

从理论上分析FPS摩擦摆支座的隔震性能,根据拉格朗日方程建立FPS隔震系统在地震作用下的离散多自由度体系运动方程。计算和分析结果表明:FPS的隔震效果相对比较明显,其结构的层间位移、楼层位移、楼层速度及加速度大幅度减小;同时,分析结果也表明:在FPS摩擦摆地下室顶板隔震与基础顶面隔震的对比研究中,基础顶面隔震的效果更加突出。选取适当的滑道半径和接触面摩擦系数的数值,隔震效果可达90%左右。

变摩擦系数FPS支座隔震体系效果分析

根据拉格朗日方程建立了变摩擦系数FPS隔震结构体系的运动方程,采用MATLAB语言编制了求解程序。研究与分析结果表明:变摩擦系数的FPS效果使结构地震动力反应变得复杂。其减震效果近似与较高摩擦系数方案的效果相近,与较低摩擦系数方案的减震效果相比劣化明显。当滑块由低摩擦系数区向高摩擦系数区过渡时,体系动力反应存在明显的"鞭梢效应",加速度也有明显的放大现象。建议不采用变系数FPS摩擦摆隔震支座,而采用较低的常摩擦系数方案。