[发明专利]摩擦型减隔震支座振动台缩尺试验数值计算方法

权利要求书

1.一种摩擦型减隔震支座振动台缩尺试验数值计算方法，其特征在于：所述摩擦型减隔震支座振动台缩尺试验数值计算方法包括以下步骤：

1)基于通用程序语言，选定竖向预应力弹簧的刚度与弹性力、粘滞阻尼、摩擦力、剪力键的刚度与剪断力对目前工程上常用的各种摩擦型减隔震支座进行数值模拟，构建理想摩擦型减隔震支座数值模型；

2)基于已构建的理想摩擦型减隔震支座数值模型，引入重力失真与摩擦空间变异性两者因素进行修正，以实现摩擦型减隔震支座振动台缩尺试验的实际数值模拟；

3)针对不同振动台缩尺试验具有的不同空间缩尺比，依据缩尺理论，按照每个物理参量的缩尺比调整相应物理量的取值，实现对于不同缩尺比的摩擦型支座振动台试验的数值模拟；

4)利用所需目标反应谱，从美国太平洋地震工程研究中心数据库中获得所需的实际地震波数据；

5)分析模型的受力状况，并使用通用程序语言实现数值模型所作用地震波的输入，并且为研究不同强度地震对于摩擦型支座的作用，采用增量动力分析法对地震波进行调幅，随后利用逐步积分法计算得到每条地震波作用下摩擦型减隔震支座的响应；

6)基于通用的程序语言，实现模型数值计算数据的存储与绘图；

7)基于计算结果，分析重力失真、摩擦空间变异性、摩擦空间分布形式、剪力键的刚度与剪断力、粘滞阻尼、弹簧刚度与弹簧初始力因素对于缩尺模型响应的误差影响；

8)基于分析结果阐明误差来源，并提出有效的解决方案，由此指导实际振动台缩尺试验中摩擦型减隔震支座的设计。

2.根据权利要求1所述的摩擦型减隔震支座振动台缩尺试验数值计算方法，其特征在于：所述步骤1)中理想摩擦型减隔震支座数值模型是将支座主体看做刚体，输入刚体质量m，并输入竖向预应力弹簧的刚度K、初始0应力长度h₀以及初始长度h₁，粘滞阻尼的阻尼系数C，剪力键的刚度K_k以及剪力键的剪断力F_k，空间分布的摩擦系数μ(d_r)；所述竖向预应力弹簧具有在响应进程中弹簧水平刚度不断变化的特性，以避免支座在地震动作用下发生共振。

3.根据权利要求2所述的摩擦型减隔震支座振动台缩尺试验数值计算方法，其特征在于：所述步骤2)中摩擦型减隔震支座振动台缩尺试验理想数值模型修正，是由于实际缩尺试验中重力加速度保持常量，需要考虑重力失真对于理想数值模拟的影响，并要考虑摩擦空间变异性的影响；

所述摩擦空间变异性是指在理想情况下，认为实际支座的机械制作不存在误差，故支座运动界面上的摩擦系数符合理论的要求数值，但是摩擦界面在结构制作时由于目前机械制作工艺的制约，导致摩擦界面上的摩擦系数在空间上会存在着一种周期性的误差波动，而摩擦系数本身作为无量纲的参数在振动台缩尺试验的数值模拟中不需要进行缩尺，但在空间上摩擦系数Δμ的变化值是具有量纲的，在缩尺试验中未缩尺的Δμ会导致空间上摩擦系数的不准确，从而产生缩尺试验的误差。

4.根据权利要求3所述的摩擦型减隔震支座振动台缩尺试验数值计算方法，其特征在于：所述步骤3)中各个物理参量的缩尺比选定是选用质量、弹性模量、几何尺寸三个参量的量纲作为基本量纲，通过量纲分析法，根据已知的三个基本量纲在不同缩尺试验中的缩尺比(C_m、C_E、C_l)，确定所需要的应力、密度、力、弹簧刚度、阻尼系数、时间、速度、加速度、重力加速度在相应缩尺试验中的缩尺比(C_S、C_D、C_F、C_Sc、C_Dc、C_T、C_V、C_A、C_Ga)，其中在未考虑重力失真的振动台缩尺试验中，重力加速度的缩尺比同加速度的缩尺比相同，但在考虑重力失真的振动台缩尺试验中，重力加速度的缩尺比恒取为1。