摩擦摆隔震结构隔震性能研究及支座受力性能分析

发布时间：2020-05-22 06:34

【摘要】：目前,减隔震技术正处于高速发展阶段,而隔震设计中的基础隔震技术在全球范围内应用最广泛,在国内工程中使用的叠层橡胶支座是应用最广泛的隔震支座,但单独采用橡胶垫隔震体系也存在一些问题。为了发展基础隔震技术的多样性,并且不降低隔震结构的隔震性能,云南昆钢钢结构有限公司与昆明理工大学抗震技术研究中心共同研发了新一代摩擦滑移摆隔震支座,以满足国内减隔震技术的需求。本文在总结国内外研究现状及工程应用的基础上,发现国内对于单向、双向、三向地震动作用于结构进行隔震分析的研究较少,且都没有对摩擦摆隔震结构的隔震性能以及支座的受力性能在三种地震动作用下做全面而系统的对比分析;且为了后期的振动台试验或者原位动力试验做初步准备。因此,本文利用SAP2000软件对昆明某实际工程进行单向、双向与三向地震动作用下的隔震分析,对结构的隔震性能以及支座的受力性能进行比较,包括结构的层间剪力比、层间位移角、顶层加速度和支座的滞回耗能、短期极大与极小压应力、水平滑移与竖向压缩位移、瞬时脱空位移、残余位移。研究表明,双向地震动作用对支座的水平位移、残余位移影响最大;三向地震动作用下的支座隔震效果优于单向地震动作用,且双向地震动作用下支座的隔震效果最好;竖向地震动对支座短期极大面压与竖向压缩位移影响较大。因此,在对摩擦摆隔震结构做隔震设计时,应进行双向或三向地震动作用下的隔震结构分析,并应以相应状况的性能指标作为设计控制指标。在SAP2000软件中只能得到支座隔震单元的计算结果,不能看出支座各个部件的应力状态,而对摩擦摆支座的仿真模拟领域,大部分科研人员都是研究支座在滑动过程中滑动面摩擦系数恒定时支座的摩擦系数、曲率半径、竖向压力等对支座各个部件应力状态的影响;且为了后期的原位动力试验做初步准备。因此,本文利用ABAQUS有限元软件对刚性支承与弹性支承的摩擦摆支座实体模型进行匀速加载与三种峰值速度的变速加载,且在加载过程中采用关键字法改变支座滑动时滑动面上随滑移速度变化的摩擦系数,分析速度对支座受力性能的影响。研究表明,在对摩擦摆隔震支座进行相关的模型试验与有限元研究时,需要建立钢筋混凝土支墩模型,以考虑混凝土支墩的弹性变形对支座试验与计算结果的影响;变速加载是研究摩擦摆支座受力性能的最佳加载方式;支座在高速滑动时其隔震效果更好,对抵御大震或者超旱遇地震的作用更强,对高烈度地区的实际工程更具有应用价值。
【图文】：

北京,滑移,连廊

附近有一个很大的地震带，因此采用摩擦滑移摆隔震支有抵抗进场地地震动的能力；盛顿国家应急指挥中心是一个双层结构，因为该建筑设备，因此安装摩擦滑移摆隔震支座来抵御大地震；里纳公寓位于加州旧金山市。该结构为 4 层的木框架础隔震结构。该结构可承受 7 级地震。应用摩擦摆隔震技术最早的项目是始建于 2005 年的北所示。该工程通过连廊把 9 个塔楼连接在一起，是一个擦滑移摆隔震支座安装在连廊的两端，这样塔楼就不与下塔楼只受到很小的地震力。该工程设置摩擦摆隔震支廊引起的整个结构的质量偏心和扭转效应。

模型图,隔震,模型

地上 3 层，建筑高度 18.7m，建筑面积 3663.33 m2，为三层钢框架结构，该工程等效宽度 25.7m，高宽比为 0.73，属于重点设防类。楼盖采用钢筋混凝土现浇楼盖，，隔震层下支墩采用钢筋混凝土支墩，上支墩采用钢结构支墩，隔震层梁均采用钢梁，上部结构采用不降度进行设计，根据云南省建设工程抗震设防管理的有关要求，本工程采用了摩擦滑移摆隔震技术，基础采用防水板+独立基础。3.2 SAP2000 模型验证本文在进行隔震分析时，建立的模型最初是在 PKPM 中建立的，PKPM 模型如图 3.1 所示，在 PKPM 中完成结构设计以后，将 PKPM 模型通过盈建科软件转换成SAP2000 模型，由于两种软件的差异，转换成的 SAP2000 模型需要调整模型的边界条件，使其与实际情况相吻合，调整后的 SAP2000 模型如图 3.2 所示。SAP2000软件具有强大的非线性时程分析能力，其中软件提供的摩擦摆隔震单元(FrictionIsolator)能够较为准确的模拟摩擦滑移摆隔震支座。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.12

【参考文献】