新型滑移隔震試驗框架模型結(jié)構(gòu)設計與分析.pdf

1、基礎隔震技術(shù)是一種高效、經(jīng)濟、可行的工程結(jié)構(gòu)減震方法,這種方法是通過在基礎與上部結(jié)構(gòu)之間設置隔震支座,以隔離地震作用向上部結(jié)構(gòu)傳遞,從而減小上部結(jié)構(gòu)的地震作用。我國自上世紀60年代起,對隔震結(jié)構(gòu)的計算理論和方法、隔震支座的隔震性能以及隔震結(jié)構(gòu)體系的地震響應進行了大量研究,并已經(jīng)實現(xiàn)了一些工程應用。其中摩擦滑移隔震技術(shù)以其構(gòu)造簡單、經(jīng)濟有效等優(yōu)點被最早研究,并主要應用于高度低、高寬比小的磚混結(jié)構(gòu)中。近年來,隨著我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展,高層

2、建筑已成為主流結(jié)構(gòu)形式。因此,研發(fā)新型滑移隔震支座并將應用于框架結(jié)構(gòu)體系,是一個亟需研究的重要課題。
　　本文首先介紹了結(jié)構(gòu)振動控制理論及基礎隔震技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀,分析了目前常用隔震裝置的工作原理和構(gòu)造方法,提出并設計了一種采用新型固體摩擦滑移材料—二硫化鉬固體潤滑劑涂層的新型摩擦滑移隔震裝置,建立了摩擦滑移隔震結(jié)構(gòu)的多質(zhì)點體系計算模型,探討了相應的地震響應分析方法;其次,采用MTS電液伺服試驗系統(tǒng),對文中研發(fā)的新型摩擦滑移隔

3、震支座進行了力學性能試驗,研究了其工作性能和可靠性,分析了影響摩擦系數(shù)的主要因素;再次,根據(jù)量綱理論討論了試驗模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和可變荷載、截面配筋面積的等效方法,建立了人工質(zhì)量模型、忽略重力模型和欠人工質(zhì)量模型的一致相似關(guān)系,完成了一個采用文中研發(fā)的新型摩擦滑移隔震支座且相似比為1/5的5層2×2跨鋼筋混凝土框架試驗模型結(jié)構(gòu)的設計與制作;最后,采用ABAQUS有限元分析軟件,對試驗模型結(jié)構(gòu)進行了隔震時和抗震時的地震響應分析,研究

4、了隔震結(jié)構(gòu)與抗震結(jié)構(gòu)在3種地震波、3種地震烈度作用下位移和加速度響應的主要規(guī)律,分析了摩擦系數(shù)變化、地震雙向作用等因素對隔震結(jié)構(gòu)地震響應的影響。
　　研究結(jié)果表明,二硫化鉬固體潤滑劑涂層具有較高的豎向承載特性和低摩擦特性,且力學性能較穩(wěn)定可靠,文中研發(fā)的摩擦滑移隔震支座的工作性能較好,構(gòu)造簡單,具有較好的應用前景。采用新型滑移隔震支座后,試驗框架模型結(jié)構(gòu)的模態(tài)變化比較明顯,當隔震層的摩擦系數(shù)為0時,上部結(jié)構(gòu)的地震響應為剛體平動;當

5、摩擦系數(shù)在0.05-0.1范圍內(nèi)變化時,隔震結(jié)構(gòu)的自振周期均明顯延長,但摩擦系數(shù)的變化對其影響不大。然而,隔震層摩擦系數(shù)變化對隔震結(jié)構(gòu)的地震響應影響較大,摩擦系數(shù)減小,上部結(jié)構(gòu)的加速度和層間位移響應均減小,但最大位移有所增大。此外,地震作用較小時,隔震層處于相對靜止狀態(tài),隔震層剪力隨地震加速度的變化而變化;當?shù)卣鹱饔幂^大時,隔震層處于相對滑動狀態(tài),隔震層剪力即為動摩擦力并基本不變。
　　研究結(jié)果還表明,水平雙向地震作用下,試驗模型