上海质量摩擦摆隔震支座

摩擦滑移隔震是开发应用**早的隔震技术之一，所用摩擦材料多为沙砾、石墨、滑石粉等廉价材料，比较经济且简单易行。摩擦滑移隔震系统通常由隔离地震的摩擦滑动机构和限位复位的阻尼向心机构组成，多为平面滑移隔震系统，该系统不能自动复位，一般需另外加设复位装置，且滑动性能离散性大、不易控制，滑移量过大，可能导致穿越隔震层的非结构构件破坏，甚至可能发生滑移失稳，这极大地阻碍了滑移隔震的发展。为了解决平面滑移系统不能自动复位这个问题，Zayas等人于1985年在美国加州大学伯克利分校研发了摩擦摆隔震装置，称之为摩擦摆系统/支座，简称FPS/FPB)。它除了具有平面滑移隔震装置的对地震激励频率范围低敏感性和高稳定性外，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，且增加了隔震装置的可靠度。上海质量摩擦摆隔震支座

step3的分析中支座残余位移随时间曲线*****终残余位移大小，以及自回复过程中位移随时间的变化规律，并不确切**该时间点上的位移值大小。由图10可发现step3分析完成后摩擦摆隔震支座并未回复至原点，比较大残余位移值分别为：149.167mm和14.931mm，与理论分析结果相近，验证了比较大残余位移的计算公式。当 时，设计位移为150mm，竟然就产生了约150mm左右的残余位移，几乎不能自复位，说明摩擦摆隔震支座并不能想当然地认为它能完全自复位，而且当摩擦系数和球面半径较大时，自回复能力很弱，这在工程设计时应予以考虑。当然如果摩擦系数较小，如在本例中取 时，***残余位移*为15mm，自回复能力较强。为了便于工程设计，本文针对摩擦摆隔震支座提出一个指标以衡量其自 回复能力： ，若满足 ，则认为该支座可完全自动回复。 江西摩擦摆隔震支座诚信企业

经分析可知，分析全局的比较大应力出现在支座处于比较大位移（即本例中的设计位移）的时刻，而且发生于上部滑块（图9中以HK2表示）的球铰面端口，因为该球铰面的竖向投影面积**小故应力比较大，本例中比较大应力约为133.1MPa，在弹性范围内，PTFE也保证在弹性范围内；由于滑块的球铰设置，比较大位移发生于PTFE前端，约为156.3mm。本文未考虑滑块或PTFE层与支座板限位端接触挤压的情况，该情况下支座的比较大应力可能发生在与限位端挤压的滑块边缘，但如此很可能造成应力过大，故在支座设计中需充分考虑**不利情况设计支座位移容量，在此不展开讨论。 3.2.2自回复特性 本文选取了A：R=1.5m， ；B：R=1.5m， 两组参数对摩擦摆隔震支座的自回复能力进行了数值仿真。由前述理论分析中公式（8）可计算出摩擦摆隔震支座的比较大残余位移分别为：150mm和15mm。数值模拟得出的位移随时间变化的D-T曲线如图10所示。

为了考察摩擦摆隔震支座在低周反复荷载下的滞回特性和在设计位移时的自动回复能力，以及验证理论分析所得出的滞回模型及残余位移计算公式的正确性，有必要开展对摩擦摆隔震支座进行数值模拟，本文采用ABAQUS软件对摩擦摆隔震支座进行了实体单元建模，该支座滑动面的球面半径为1.5m，设计位移为150mm，模型如图5和图6所示。 整个摩擦摆隔震支座模型采用8节点六面体线性减缩积分单元(C3D8R)，该单元适合于弹塑性分析和接触分析[9]。由于滑移摩擦是本文摩擦摆隔震支座性能研究考察的重点，且宜将支座控制在弹性受力状态，故在此钢材和摩擦材料聚四氟乙烯（PTFE）的本构模型均只采用各向同性弹性模型，钢材的弹性模量取E＝2.1×105Mpa，泊松比υ＝0.3；聚四氟乙烯的弹性模量取E＝280Mpa，泊松比υ＝0.42，设计强度为30N/mm2（试验测得实际极限强度约为200Mpa）[10]。

铰接滑块的聚四氟乙烯滑动面和支座板不锈钢滑动面设有接触对，接触对由主面和从面构成，本文选不锈钢滑动面为主面，聚四氟乙烯滑动面为从面，从面的网格比主面的网格密，划分网格时，均采用六面体结构或扫掠网格划分。接触属性中的接触面法向作用采用“硬接触”；由于模拟中加载速度较快，可不考虑摩擦系数与加载速度的相关性，在此假设接触面的切向摩擦力遵循库仑定律，即摩擦系数为一常数；且静摩擦系数与动摩擦系数相同，在此设为 ，。该模型中的一个关键是关节式滑块和上支座板滑块容腔的球铰设置，要求使得两个面可以绕球铰球心相对旋转（二者球心一致），本文选用了join连接单元进行设置。它的特性是两个连接点之间不允许发生相对平移（可以发生各方向上的相对旋转），即运动约束为：u1=0，u2=0，u3=0（相对于连接点的局部坐标系而言），***个连接点是Optional，第二个连接点是Ignored[9]。将两个连接点均设在球铰面球心处，赋予join连接单元属性，并将两个球铰面与两个连接点分别耦合，此时即完成球铰设置。江西摩擦摆隔震支座诚信企业

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