变摩擦耗能结构在长周期地震作用下动力响应对比分析

发布时间：2020-03-05 13:04

【摘要】：变摩擦耗能器能够提供随着位移变化而变化的输出力。描述了三种不同摩擦耗能滞回模型,并对长周期地震波进行了时频对比分析,基于组合概念建立了附设摩擦耗能器的隔震结构模型。分析结果表明:附设摩擦消能器均能够有效减小结构的位移,在长周期地震动作用下,具有哑铃型滞回曲线的摩擦耗能器对结构位移和加速度控制效果最好。
【图文】：

424建筑结构2016年Sgn(·)为符号函数。变摩擦耗能器主要借助正压力N和摩擦系数μ的变化来实现输出摩擦力的变化。国内外学者在已有普通摩擦耗能器的基础上，通过对耗能器构造的改变或者摩擦材料的改变，开发出了多种具有不同形状滞回曲线的变刚度摩擦耗能器，并进行了理论分析和试验研究［3-9］。本文为了对比分析，共选取了三种摩擦耗能装置分别记作DA、DB、DC，能分别提供四边形、三角形和哑铃形滞回曲线，其中四边形滞回曲线即为传统的摩擦耗能器滞回曲线。1．1四边形滞回曲线四边形滞回曲线如图1所示，其实现原理简单明了，就是利用两块摩擦面，利用两块摩擦面滑动产生相对位移，实现耗能。图1中，F表示耗能器出力值，d表示耗能器滑动位移，fp表示耗能器平台力(可以近似认为等于起滑力)，k0表示耗能器起滑前的初始刚度，d0表示耗能器由于起滑前自身变形值，dy表示耗能器滑动的最大位移。图1四边形滞回曲线1．2三角形滞回曲线图2给出了三角形滞回曲线，k0表示耗能器过渡段刚度，同图1中所示k0相同，均是由于耗能器自身的轴向变形引起，k1表示加载刚度，k2表示卸载刚度。其工作原理如图3所示，可以简单地以上下摩擦面的相对滑动来模拟，其中下摩擦面n1区域摩擦系数为零，n2段摩擦系数为常数μ，长度关系有m=n1≥n2。则当上摩擦面滑动时，进入到n2段的上摩擦面面积随着滑动位移逐渐变大，在正压力一定时，综合体现为耗能器出力值F逐渐增大。当下摩擦面n2段全部与上摩擦面接触时，F值最大。1．3哑铃形滞回曲线哑铃形滞回曲线如图4所示，，其中dp表示耗能器平面滑动段的长度。可以看做是四边形滞回曲线和三角形滞回曲线组合而成。图2三角形滞回曲线图

爸?分别记作DA、DB、DC，能分别提供四边形、三角形和哑铃形滞回曲线，其中四边形滞回曲线即为传统的摩擦耗能器滞回曲线。1．1四边形滞回曲线四边形滞回曲线如图1所示，其实现原理简单明了，就是利用两块摩擦面，利用两块摩擦面滑动产生相对位移，实现耗能。图1中，F表示耗能器出力值，d表示耗能器滑动位移，fp表示耗能器平台力(可以近似认为等于起滑力)，k0表示耗能器起滑前的初始刚度，d0表示耗能器由于起滑前自身变形值，dy表示耗能器滑动的最大位移。图1四边形滞回曲线1．2三角形滞回曲线图2给出了三角形滞回曲线，k0表示耗能器过渡段刚度，同图1中所示k0相同，均是由于耗能器自身的轴向变形引起，k1表示加载刚度，k2表示卸载刚度。其工作原理如图3所示，可以简单地以上下摩擦面的相对滑动来模拟，其中下摩擦面n1区域摩擦系数为零，n2段摩擦系数为常数μ，长度关系有m=n1≥n2。则当上摩擦面滑动时，进入到n2段的上摩擦面面积随着滑动位移逐渐变大，在正压力一定时，综合体现为耗能器出力值F逐渐增大。当下摩擦面n2段全部与上摩擦面接触时，F值最大。1．3哑铃形滞回曲线哑铃形滞回曲线如图4所示，其中dp表示耗能器平面滑动段的长度。可以看做是四边形滞回曲线和三角形滞回曲线组合而成。图2三角形滞回曲线图3摩擦耗能器工作原理简图(三角形滞回曲线)其工作原理可以简单用图5表示，下摩擦面n2段的摩擦系数μ2大于n1段的摩擦系数μ1，长度关系有n2≥m＞n1。当n1段全部处于上摩擦面范围内，耗能器出力值恒为fp;随着上摩擦面滑动长度的增加，上摩擦面与下摩擦面n2段的接触长度不断增大，与n1面的接触长度减小，二?

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本文编号：2585013