摩擦摆支座安装位置对单层球面网壳结构抗震性能的影响

【作者】 孔德文； 王玲玲； 范峰； 支旭东； 徐飞；

【机构】 贵州大学； 哈尔滨工业大学； 中金重型钢结构有限公司；

【摘要】 摩擦摆支座(FPB)是一种有效的干摩擦滑移隔震支座,且具有良好的自限位复位能力,其隔震消能的原理是利用滑动面的设计来延长结构的振动周期,以减小结构由地震引起的响应。本文主要研究摩擦摆支座安装位置对K8型柱支承单层球面网壳抗震性能的影响,分析了摩擦摆支座的减震、隔震机理,应用有限元软件ANSYS对摩擦摆支座进行实体建模,并通过LS-DYNA有限元软件对摩擦摆支座柱支承单层球面网壳结构进行动力响应分析,并对摩擦摆支座安装位置(柱顶和柱底)的影响进行相应的研究。首先,在静力荷载作用下,从网壳结构杆件内力、结构变形和稳定性三个方面分析摩擦摆支座安装的影响,研究结果表明,FPB(柱底)结构与铰支座结构所得结果相近,但与FPB(柱顶)结构相差较大,当摩擦摆支座安装在柱底时,摩擦摆支座网壳结构与铰支座结构静力性能相近,且明显优于摩擦摆支座安装在柱顶的隔震形式。其次,对应用摩擦摆支座单层球面网壳施加不同方向的地震动(水平、竖向和三维地震作用),从杆件的动应力、节点加速度和节点相对位移三个方面对结构的动力响应进行分析,并讨论了摩擦摆支座安装位置对单层球面网壳抗震性能的影响,可以得到以下结论:1)水平地震作用下,FPB安装在柱顶单层球面网壳结构的减震效果优于摩擦摆支座安装在柱底结构;2)竖向地震作用下,当FPB安装在网壳结构柱底时,地震动强度变化对结构减震效果的影响较小;FPB-柱底网壳结构动应力减震系数明显高于FPB-柱顶结构,说明FPB-柱顶网壳结构内力减震效果较好;PGA较小时,FPB-柱底网壳结构所得竖向相对位移减震系数大于FPB-柱顶结构,随着PGA增加,FPB-柱顶结构所得减震系数随之增大,且最终超越FPB-柱顶结构;3)三维地震作用下,FPB-柱顶网壳结构柱的地震响应明显小于FPB-柱底结构。更多还原