设置负刚度装置的基础隔震结构动力特性和地震响应研究

摘要

在基础隔震结构的隔震层设置负刚度装置可调节结构动力特性及抗震性能。针对隔震层设置预压弹簧导致的非线性问题，首先采用泰勒级数展开对力-位移关系进行线性拟合，并对比研究设置预压弹簧纯负刚度元件(PNS)和阻尼负刚度装置(NSD)的基础隔震结构频域响应特性。进一步，利用小波分析对实际近断层地震激励进行时频分析，并采用解析模式分解方法将地震动分解为高频和低频成分，并分别计算高频地震波和低频地震波作用下设置PNS和NSD对基础隔震结构地震响应的影响。结果表明，与未设置负刚度装置的基础隔震结构相比，设置PNS会使得高频激励下的位移和加速度响应减小，但是低频激励下的位移和加速度响应会增大；而设置NSD不仅可以大幅降低基础隔震结构的位移和加速度频响函数峰值，并且能在很宽的频段范围内减小基础隔震结构的位移响应。

关键词

基础隔震结构 / 负刚度 / 频响特性 / 解析模式分解 / 地震响应