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關鍵詞:變曲率摩擦擺隔震支座;周期性荷載;滯回;回復能力;摩擦系數;曲率半徑
基金項目:廣東省自然科學基金研究團隊項目(8351009101000001)
作者單位
鄧雪松廣州大學 土木工程學院,廣州 510006
龔健廣州大學 土木工程學院,廣州 510006
周云廣州大學 土木工程學院,廣州 510006
摘要
介紹了變曲率摩擦擺隔震支座的基本構成,從力學平衡原理出發對變頻式摩擦擺隔震支座和錐形摩擦擺隔震支座兩類變曲率摩擦擺隔震支座進行理論分析,推導出變曲率摩擦擺隔震支座的剛度,探討了支座的自回復特性,得出支座最大殘余位移的計算公式。采用ABAQUS軟件對2類變曲率摩擦擺隔震支座進行實體單元建模,模擬了低周反復荷載作用下的滯回特性與回復特性,并與(球面)摩擦擺隔震支座進行對比分析。研究結果表明:1)理論分析和數值模擬結果吻合較好;2)變曲率摩擦擺隔震支座的滯回曲線飽滿,具有良好的滯回性能,且與初始剛度相同的(球面)摩擦擺隔震支座相比,其等效粘滯阻尼比和耗能系數更大,具有更強的耗能能力;3)變曲率摩擦擺隔震支座的剛度由曲率半徑,即曲面函數決定,經合理設計可使得其剛度隨著位移增大呈現逐漸減小的趨勢,從而使其自振周期隨著位移增大而逐漸增大,可較好的解決隔震結構的低頻共振問題;4)與(球面)摩擦擺隔震支座相比,該支座剛度軟化的機制可使傳遞給上部結構的剪力減小;5)該支座的最大應力出現在支座位于設計位移時刻,且一般位于滑塊或支座板球鉸面邊緣;6)該支座的最大殘余位移由摩擦系數和曲面函數各參數共同決定,可通過理論分析和數值模擬進行合理的參數化設計將其控制在工程可接受的范圍內。