新型滑移隔震支座性能试验研究及隔震结构地震反应分析

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基础摩擦滑移隔震技术是在基础和上部结构之间设置滑移层而形成的结构体系,它包括上部结构、滑移隔震层和下部结构。由于其构造简单,使用方便,性能稳定可靠,隔震效果明显,因此在工程结构隔震领域具有很好的应用前景。本文综述了地震对人类社会的影响及危害,分析了目前常用结构振动控制技术的工作原理,重点介绍了各种隔震技术的隔震机理和发展动态,提出了一种新型摩擦滑移隔震支座的构造与设计方法。本文采用新型固体摩擦滑移材料,即二硫化钼固体润滑剂,研发了一种新型摩擦滑移隔震支座,并采用MTS电液伺服试验系统,对文中提出的新型摩擦滑移隔震支座进行了试验研究,测试了隔震支座的摩擦滑移系数及多种工况下的隔震性能,建立了相应的力学分析和计算模型,提出了一些构造和设计建议。本文采用多质点体系的层间剪切模型,建立了设置新型摩擦滑移隔震支座框架结构的地震反应分析方法,推导了中点加速度法的数值积分过程,同时还采用模型相似理论,设计并制作了一个相似比为1/5,采用新型摩擦滑移隔震支座的2跨5层的试验框架模型结构,应用ANSYS有限元分析软件,建立了相应的有限元分析模型,并对试验框架模型结构的动力特性进行了有限元分析,比较了设有新型摩擦滑移隔震支座的模型结构与未设时(基础固结)动力特性的差异,分析了上述两种框架模型结构在地震作用下的地震反应规律,探讨了模型结构的隔震机理,检验了相应的隔震效果,验算了模型结构的抗倾覆能力。研究结果表明,二硫化钼固体润滑剂的摩擦系数较小,力学性能稳定,采用二硫化钼固体润滑剂研发的新型摩擦滑移隔震支座的工作性能稳定,隔震效果明显,隔震支座的构造和力学计算模型简单,通过加设限位装置也可控制隔震支座的滑移量,是一种较好的隔震装置。研究结果还表明,设置新型摩擦滑移隔震支座后,当隔震层的摩擦系数等于零时,模型结构的自振周期和振型与未设隔震支座时的差别较大,隔震结构的地震反应接近于平动;当隔震层的摩擦系数较小时,摩擦系数的变化对模型结构的自振周期和振型影响较小;隔震层摩擦系数的变化对模型结构地震反应的影响比较大,且结构阻尼比的变化对模型结构地震反应的影响也是不可忽略的,工程应用时宜根据隔震结构的需要选择合理的隔震支座性能参数和数量。
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