被动自适应隔震体系研究

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被动自适应隔震体系具有对地震激励频率范围的低敏感性和高稳定性、较强的自限位、复位能力、优良的隔震和消能机制等优点,能够满足不同设防水准的地震输入下结构多重抗震性能目标要求,是一种具有广阔前景的隔震支座。本文采用改进的摩擦摆隔震支座,在加设挡块及改变滑动面的曲率后,使其在不增加任何外部能量的情况下,隔震结构的刚度和阻尼可以按照预先计算和控制的规则,根据隔震支座的位移幅值自适应地进行改变和调整,使隔震结构在不同设防水准的地震输入下表现出不同的结构性能特点,优化地满足多重结构抗震性能目标。本文首先分析了被动自适应隔震体系的构造形式和减震机理,并利用有限元软件ANSYS对其进行数值模拟,建立自适应隔震支座的理论滞回模型,由于缓冲减振器一般采用非弹性材料(如橡胶),因此利用非线性有限元法计算减振器的荷载位移曲线,在此基础上建立自适应隔震结构的力学模型,力求得到隔震支座和减振装置各参数的优化组合。将自适应隔震体系加到结构模型上,同时与其它隔震体系的抗震性能进行对比,验证所提新型隔震方案的优越性,体现被动自适应隔震体系是一种具有优良的隔震和消能效果的隔震体系,能够满足不同设防水准的地震输入下结构多重抗震性能目标要求。本文最后研究了隔震支座的破坏和防护,分析近场地震作用下结构高宽比和隔震结构周期对支座破坏形式的影响,并提出了利用支座软碰撞和软提离防护支座在强烈近场地震作用下发生破坏的措施。
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