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在分析研究基础隔震系统时,常常忽略掉扭转的影响,而对地震灾害的调查和试验、理论分析,人们认识到建筑物在地震作用下,还会产生扭转振动,甚至扭转振动可能是造成建筑物破坏的主要因素。摩擦滑移隔震技术是开发应用最早的隔震技术之一,具有简单易行,造价低廉,不易出现共振等特点,从而受到国内外许多学者的重视。FPS摩擦摆隔震装置就是其中的一种,作为传统平面滑动系统的改进,摩擦摆系统特有的圆弧滑动面使其具有自复位功能,无需附设阻尼向心机构,使其在实际应用中更为简便。以往有关FPS分析和研究大多是仅考虑平动作用,有关FPS隔震结构在地震动作用下扭转反应的研究目前还不多见,因此研究地震动作用下结构平动扭转耦联反应是十分必要的。
FPS隔震装置的大幅非线性震动微分方程,较为真实的反应了其动力特性,但是公式的复杂性使进一步的研究平扭耦合振动变的困难,所以有必要在试验的基础上对比简化线性微分方程和非线性微分方程的理论解,为进一步研究其抗震性能提供方便。
在国内首次FPS振动台试验的基础上,对比了简化振动微分方程、大幅非线性振动微分方程和试验结果,由对比分析可知,理论模型可以反应FPS隔震装置的动力特性,建立的理论模型是正确的;由简化微分方程和非线性微分方程的对比分析可知,对于本试验模型计算结果相差不多,误差为3.9%,从而说明简化微分方程的合理性,在对FPS进行多维隔震分析时,可以简化微分方程模型为理论依据,降低FPS多维分析的难度。并用简化振动微分方程分析了一个五层隔震结构算例,分析得到FPS有良好的稳定性,在摩擦系数为0.05-0.4范围内的隔震效果都是很明显的,隔震后的顶层最大加速度可达到不隔震时的42%,残留位移随着摩擦系数的增大而增大。
在简化微分方程的基础上推导了FPS隔震结构的平扭耦合微分方程,计算了一FPS作为隔震层的单层偏心框架结构在EICentro地震波作用下的地震响应,可以看到FPS可以大大减小偏心结构的平动和扭转位移。