基础隔震结构的运动方程与阻尼矩阵在动力响应分析中的适用性研究

结构阻尼模型和运动方程是影响结构抗震动力分析精度的关键因素。由于基础隔震结构地震响应具有显著的特殊性，因此普通非隔震结构地震响应算法未必适用。基于这一认识，重点研究基础隔震结构动力分析方法中采用的各种模型，考虑基于不同地震动输入的结构阻尼模型和运动方程。研究发现，采用现有常规方法构造隔震结构阻尼模型时，上部结构会随着隔震支座发生刚体位移时产生阻尼力，这将可能导致计算精度的显著降低。针对这一问题，提出了确定基础隔震结构阻尼矩阵的一般方法，给出了基于上部结构阻尼矩阵和隔震层阻尼常数的通用表达式。采用隔震结构剪切型模型，给出了结构矩阵的解析表达式，并以此为基础进行了算例验证。研究结果表明，目前常用的隔震结构阻尼模型可能会高估结构的阻尼作用，从而低估结构响应；采用位移输入模型会高估隔震层相对位移、低估上部结构响应，当隔震层等效阻尼比达到0.3时，相对偏差可达到34.6%和-31.1%,而采用位移-速度输入模型可得到与加速度输入模型一致的分析结果，故应采用位移-速度输入模型代替传统的位移输入模型。