变曲率摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟

变曲率摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟
邓雪松，龚　健，周　云
（广州大学土木工程学院，广州５１０００６）
收稿日期：２０１００３０３
基金项目：广东省自然科学基金研究团队项目（８３５１００９１０１０００００１）
作者简介：邓雪松（１９６７），女，副教授，主要从事结构抗震与减震控制研究，（Ｅｍａｉｌ）ｄｅｎｇ２５９３＠１６３．ｃｏｍ。
摘　要：介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成，从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座
和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析，推导出变曲率摩擦摆隔震支座
的刚度，探讨了支座的自回复特性，得出支座最大残余位移的计算公式。采用ＡＢＡＱＵＳ软件对２
类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模，模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性，
并与（球面）摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明：１）理论分析和数值模拟结果吻合较好；
２）变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满，具有良好的滞回性能，且与初始刚度相同的（球面）摩擦
摆隔震支座相比，其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大，具有更强的耗能能力；３）变曲率摩擦摆隔震
支座的刚度由曲率半径，即曲面函数决定，经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的
趋势，从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大，可较好的解决隔震结构的低频共振问题；４）与
（球面）摩擦摆隔震支座相比，该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小；５）该支座的
最大应力出现在支座位于设计位移时刻，且一般位于滑块或支座板球铰面边缘；６）该支座的最大残
余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定，可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设
计将其控制在工程可接受的范围内