摩擦摆隔震技术研究和应用的回顾与前瞻(Ⅱ)——摩擦摆隔震结构的性能分析及摩擦摆隔震技术的应用

本文回顾了曲面式、沟槽式及曲面沟槽混合式摩擦摆隔震结构的地震反应分析和试验研究进展,评价了各类摩擦摆隔震支座的减震性能,介绍了摩擦摆隔震技术的工程应用,分析了摩擦摆隔震技术研究与应用中存在的问题,提出了今后迫切需要解决的若干问题。     

摩擦摆隔震高层框架-剪力墙结构振动台试验研究

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能,提出了摩擦摆隔震设计的具体流程,并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果,制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果,研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应,对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震,该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性,设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修;结构的楼层响应显著降低,摩擦摆完全起滑后,地震强度越大,摩擦摆的隔震效果越好,且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力;在9度罕遇地震作用下,剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升,对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

竖向地震动对摩擦摆隔震LNG储罐地震响应的影响

为了研究竖向地震动对摩擦摆隔震LNG储罐地震响应的影响,由摩擦摆的滑块受力平衡推导出考虑竖向地震动的摩擦摆隔震系统的水平力与位移的滞回关系与隔震周期,指出LNG储罐考虑竖向地震动的必要性。引入由碟形弹簧和摩擦摆组合而成的三维基础隔震系统,讨论不同竖向地震动强度对LNG储罐的地震响应的影响,研究结果表明:LNG储罐地震响应必须考虑竖向地震动,尤其是竖向地震动强度较大时;竖向隔震周期0.4s,或者竖向阻尼比0.2～0.3,或者减小摩擦摆的摩擦系数与曲率半径,可以有效地降低竖向地震动对LNG储罐地震响应的影响。     

摩擦摆隔震支座的研究及发展应用

简要概括了国内外滑移摆隔震技术的应用发展状况。系统总结、评述了摩擦摆隔震技术若干方向的研究进展,包括摩擦摆隔震结构性态、地震反应、隔震效果等。     

摩擦摆隔震支座固体润滑技术综述

随着隔震技术的发展,摩擦摆隔震支座因其隔震周期与上部结构质量无关且具备自复位能力等独特优势受到日益广泛的关注。保证摩擦面稳定的低动摩擦系数是推动其工程应用的关键。目前,美国摩擦摆产品多使用航空航天领域的固体润滑技术,而此类技术应用于摩擦摆的相关研究在我国尚处于起步阶段,亟需进行系统梳理和思考。文章简述滑动摩擦界面固体润滑的基本原理,梳理国内外摩擦摆和其他滑动型支座固体润滑技术的研发情况,对金属和金属氧化物、过渡金属二硫化物、工程塑料这三大类常用固体润滑材料的优势和不足进行分析,总结滑动型支座常用的摩擦系数测试方法,讨论速度、压强、温度和表面粗糙度等因素对试验结果的影响,对比摩擦摆隔震支座固体润滑的理想工作阈值和国家现行标准的技术要求,最后给出对固体润滑层技术未来研究方向与研究内容的相关建议。     

模块化钢框架变摩擦摆隔震结构抗震性能研究

模块化建筑具有整体装配率高,施工绿色环保、高效等优点,然而其抗震性能相对较差,震后修复成本高。将隔震技术应用到模块化建筑中,可在不改动上部结构的前提下,改善其整体抗震能力。相比传统橡胶隔震技术,摩擦摆隔震技术具有承载力大、工业化程度高、湿作业少等优势。为此,研发了一种自适应变摩擦摆隔震支座,分析了该支座力学特性,确定其有限元模拟方法。对变摩擦摆隔震支座进行不同工况下剪切性能试验,试验和有限元模拟结果相对误差均在10%以内,验证了有限元模拟方法的正确性。基于GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》提出模块化钢框架变摩擦摆隔震结构一体化直接设计方法,以实际工程为背景,设计模块化钢框架摩擦摆和变摩擦摆隔震结构,并对非隔震结构和隔震结构的抗震性能进行对比分析。研究表明：相比摩擦摆隔震支座,所提出变摩擦方式可实现支座等效刚度增加11%左右,等效阻尼比增加18%左右;相比摩擦摆支座隔震结构,变摩擦摆支座隔震结构的楼板加速度、层间位移角、层间剪力和上部结构损伤程度略有增加,但隔震层位移明显减小,且这种特性随地震动强度的增加而愈明显,体现了变摩擦摆支座的自适应性。     

Shaking table test study of high-rise frame-shear wall structure isolated by friction pendulum bearings

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能，提出了摩擦摆隔震设计的具体流程，并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果，制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果，研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应，对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震，该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性，设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修；结构的楼层响应显著降低，摩擦摆完全起滑后，地震强度越大，摩擦摆的隔震效果越好，且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力；在9度罕遇地震作用下，剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升，对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

摩擦摆装置的国外研究现状

摩擦摆各种模型自从被提出来后,越来越多的学者对这种造价低、隔震效果突出的隔震装置进行了广泛的研究,本文以近年国外研究学者对摩擦摆装置的研究为契机,总结出国外近年来对摩擦摆装置的研究进程、发展情况,给广大同行提供了对于国外的摩擦摆装置发展一个纵向的了解。     

竖向抗拔摩擦摆支座力学性能的试验研究

根据隔震技术在大跨空间结构中的研究现状,针对现有摩擦摆支座不具有抗拔性能的缺点,基于竖向抗拔摩擦摆支座的专利设计,提出一种新型构造的竖向抗拔摩擦摆支座,对其进行构造设计,建立相应的理论模型,并对相关力学性能进行试验研究。试验内容包括测定竖向抗拔摩擦摆支座在简谐激励下的滞回性能;考察竖向压力和滑移速度对支座滞回性能的影响;测定竖向抗拔摩擦摆支座滑动面间的摩擦系数以及竖向压力和滑移速度对摩擦系数的影响。试验结果表明,支座具有良好的耗能能力。     

摩擦摆隔震技术研究和应用的回顾与前瞻(Ⅰ)——摩擦摆隔震支座的类型与性能

摩擦摆隔震支座是一种具有广泛应用前景的隔震支座,本文回顾总结了20多年来国内外摩擦摆隔震支座的开发和研究进展。依据几何构造的异同将现有的各摩擦摆隔震支座分为曲面式、沟槽式、曲面沟槽混合式摩擦摆隔震支座等3类,分别介绍了各类摩擦摆隔震支座的基本构造、隔震原理、消能机制与回复机制、性能研究和分析模型等。