基于双凹面摩擦摆支座的隔震结构研究

摘要

双凹面摩擦摆支座相较于普通摩擦摆支座具有更多的特点和优势，如双凹面摩擦摆支座在上下滑动面参数取不同值时，具有变刚度和变阻尼的特点，在同等支座尺寸条件下，双凹面摩擦摆支座具有更大的容许位移。本文将双凹面摩擦摆支座与普通摩擦摆支座的性能进行了对比研究，论文主要工作如下:
　　(1)借助传统的等效线性模型，阐述了双凹面摩擦摆支座的滑动机制以及不同滑动机制下的力和位移表现。利用Abaqus建立了双凹面摩擦摆支座的有限元模型，研究了周期往复荷载作用下支座的滞回性能。
　　(2)基于支座和上部结构的整体非线性动力模型，考虑了支座滑块在摩擦面上的粘滞和滑移状态非线性问题，建立了隔震系统的非线性动力微分方程，并利用Matlab软件编写程序对非线性动力方程进行数值求解。利用Abaqus建立了与之对应的有限元模型，通过对比两者的计算结果，验证了自编程序及分析的正确性，并验证了考虑支座滑块粘滑状态非线性的必要性。
　　(3)对双凹面摩擦摆支座的隔震性能进行了分析，探讨了不同PGA水平下，摩擦摆支座各参数取值对支座隔震性能及支座位移的影响。合理设置支座上下滑动面的曲率半径和摩擦系数，可使得双凹面摩擦摆支座在不同PGA水平均发挥较好的隔震效果。
　　(4)以一个四层平面框架结构为研究对象，将双凹面摩擦摆支座与普通摩擦摆支座的隔震性能进行了综合对比，考察了双凹面摩擦摆支座在不同PGA的地震作用下的适用性。研究表明:1)在遭遇PGA大于0.4g的地震时，在满足小烈度地震作用相似的条件下，双凹面摩擦摆支座的综合性能优于普通摩擦摆支座。一方面双凹面摩擦摆支座的隔震效果好，另一方面支座位移也相对较小。2)在同等尺寸设计下，双凹面摩擦摆支座具有两个滑动面，具有更大的容许位移。因此对于安装摩擦摆支座空间有限的结构，更宜使用双凹面摩擦摆支座。

目录

声明

致谢

摘要

1绪论

1．1选题背景及意义

1．2摩擦摆支座的研究现状和工程应用

1．2．1摩擦摆支座的研究现状

1．2．2摩擦摆支座的工程应用

1．3本文研究的内容

2双凹面摩擦摆支座的基本性能及有限元分析

2．1 引言

2．2普通摩擦摆支座和双凹面摩擦摆支座的简介

2．2．1普通摩擦摆支座

2．2．2双凹面摩擦摆支座

2．3双凹面摩擦摆支座的隔震原理

2．3．1 双凹面摩擦摆支座的构造

2．3．2双凹面摩擦摆支座的滑动机制

2．4双凹面摩擦摆支座滞回性能的有限元分析

2．4．1试验支座的几何尺寸

2．4．2试验支座的其他相关参数

2．4．3支座的有限元模型

2．4．4有限元分析结果与试验结果的对比

2．5本章小结

3双凹面摩擦摆支座隔震体系的建模及模型验证

3．1 引言

3．2不考虑滑块粘滞状态的隔震系统的运动微分方程

3．2．1 基本假设

3．2．2运动微分方程

3．2．3滑动面处的几何方程

3．3考虑滑块粘滞-滑移状态的隔震系统的运动微分方程

3．3．1粘滞-滑移状态的判断方法

3．3．2运动微分方程

3．4模型的有限元验证

3．4．1 隔震系统的有限元模型

3．4．2地震波的选取

3．4．3考虑滑块粘滞-滑移特性时数值结果的对比

3．4．4不考虑滑块粘滞-滑移特性时数值结果的对比

3．5本章小结

4双凹面摩擦摆支座隔震性能的参数分析

4．1 引言

4．2．1隔震层的质量比β对支座隔震性能的影响

4．2．2滑动面有效摆动半径Reff对摩擦摆支座隔震性能的影响

4．2．3滑动面摩擦系数μ对摩擦摆支座隔震性能的影响

4．3 不同PGA水平下普通摩擦摆支座的隔震性能

4．4不同PGA水平下双凹面摩擦摆支座的隔震性能

4．5双凹面摩擦摆支座与普通摩擦摆支座隔震性能的对比

4．6本章小结

5基于双凹面摩擦摆支座的多层结构的基础隔震分析

5．1 引言

5．2隔震结构的基本参数

5．3双凹面摩擦摆支座的隔震性能分析

5．3．1双凹面摩擦摆支座与普通摩擦摆支座综合性能的对比

5．3．2不同PGA地震作用下的隔震效果和支座位移的对比

5．4本章小结

6结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

作者简历

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