三维复合摩擦摆隔震性能的有限元分析

摘要

地震的出现愈发频繁，且多次强度都比较大。近年来，摩擦摆隔震技术凭借其良好的隔震性能得到了广泛应用。隔震结构不仅提高建筑的安全性和舒适度，有效降低上部结构的损坏程度，还可保持内部设备的正常使用，减少结构的工程造价。目前国内外研究人员主要针对水平隔震和竖向隔震单独进行的，对三维隔震结构的研究开展较少。基于该现状，本文通过ABAQUS有限元软件，结合某机场航站楼实例，对比分析结构隔震前后的三维地震响应，为隔震技术的应用设计提供有利参考和技术支撑，推动隔震技术的应用发展。本文开展了以下具体工作:
　　1)探讨了摩擦摆的隔震原理及其理论模型，并研究了复合摩擦摆隔震体系的动力运动方程。针对该模型中所涉及的有限元模块（刚性体、接触分析、连接等）作了重点研究和总结。
　　2)通过ABAQUS软件，首先进行了水平摩擦摆隔震支座的参数设计，模拟并对比了结构隔震前后的动力特性，发现摩擦摆支座的引入，有效延长结构的基本自振周期，隔震结构的基本振型表明上部结构基本上整体平动。
　　3)模拟并分析了未隔震结构和水平摩擦摆隔震结构在水平单向地震作用下的地震响应，并总结了不同隔震参数（滑道半径、摩擦系数）下结构地震响应的规律，并分析了双向地震对于摩擦摆隔震性能的影响。
　　4)将碟簧组选作竖向隔震元件，分析了碟簧的力学参数，并对比分析隔震前后结构的竖向地震响应，验证碟簧装置的竖向隔震性能。
　　5)将碟簧与水平摩擦摆组合应用，形成新型三维复合摩擦摆隔震支座，对比隔震前后结构的三维地震响应，分析研究该复合隔震装置在各个方向上的隔震性能，并探讨了水平和竖向的振动耦合作用。

目录

摘要

1 绪论

1．1 前言

1．2 摩擦摆的构成和隔震原理

1．2．1 摩擦摆的构成

1．2．2 隔震消能原理

1．2．3 对于隔震装置的要求

1．3 国内外研究与应用现状

1．3．1 摩擦摆的研究概况

1．3．2 摩擦摆应用现状

1．3．3 摩擦摆的安装

1．4 本文的研究内容与意义

2 建筑结构隔震系统分析与有限元理论

2．1 结构隔震反应分析

2．1．1 隔震机理

2．1．2 隔震效果理论分析

2．2 抗震理论分析方法

2．2．1 反应谱法

2．2．2 时程分析法

2．3 摩擦摆隔震系统的数学计算模型

2．3．1 等效线性化模型

2．3．2 三维复合隔震系统运动几何关系分析

2．3．3 三维复合隔震系统运动方程

2．4 ABAQUS有限元软件的介绍

2．4．1 刚性体

2．4．2 网格

2．4．3 接触分析

2．4．4 连接

2．4．5 动力学显示有限元方法

2．5 本章小结

3 水平摩擦摆隔震结构的有限元分析

3．1 有限元模型的建立

3．1．1 上部主体结构

3．1．2 水平摩擦摆隔震层

3．2 水平摩擦摆结构的单向地震有限元分析

3．2．1 水平摩擦摆的参数设计及隔震结构计算简图

3．2．2 隔震前后的动力特性}匕较

3．2．3 水平摩擦摆隔震结构的有限元分析

3．3 隔震参数对于隔震性能的影响

3．3．1 滑道半径的影响

3．3．2 摩擦系数的影响

3．4 水平摩擦摆多维地震有限元分析

3．5 本章小结

4 三维复合摩擦摆隔震结构的有限元分析

4．1 碟形弹簧的力学参数分析

4．2 竖向碟簧隔震结构的有限元分析

4．2．1 竖向隔震结构的计算简图

4．2．2 碟簧隔震结构的有限元分析

4．3 三维复合摩擦摆隔震结构的有限元分析

4．3．1 水平隔震性能分析

4．3．2 竖向隔震性能分析

4．3．3 水平和竖向隔震的耦合性分析

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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