地震作用下浮放物体运动状态研究

杨维国，胡卫中，齐 涛，刘 佩，王 萌，葛家琪

(1.北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044;2.中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120)

浮放物体指以浮放方式放置于基础平台上的物体[1]，如文物、家具、仪器设备等。地震作用下，浮放物体通常会发生滑移、滑移-摇摆以及摇摆(倾覆)等运动方式，如图1所示。浮放物体一旦发生运动，容易发生损坏，产生不可估量的经济损失。浮放物体的运动状态是决定其保护措施的关键因素，如浮放文物通常采取鱼线固定法防止其摇摆(倾覆)。因此，为了更好的保护浮放物体，有必要针对浮放物体的运动状态及其运动规律展开研究。

国内外学者针对浮放物体的运动状态展开了大量研究。Housner[2]将浮放物体简化为块状刚体，建立了浮放物体的运动方程。Shi等[3]利用编制的计算机程序对不同宽高比矩形块体的摇摆响应进行了研究。Kounadis等[4-7]分别采用单刚体、双刚体以及三刚体模型对浮放物体的摇摆响应进行了推导分析。Shenton等[8-10]针对滑移、滑移-摇摆以及摇摆3种运动状态，推导了3种运动状态的动力学方程，并提出了进入不同运动状态的启动准则。Yang等[11]提出一种二维理论，对浮放物体在滑移、滑移-摇摆以及摇摆等运动状态下的动力响应进行了研究。Zhang等[12]通过对浮放物体的摇摆响应进行研究，提出物体的倾覆与基础激励的加速度峰值及频率有关。Taniguchi[13]对水平和竖向地震作用下浮放块体进行研究，发现浮放物体对摩擦因数和宽高比较为敏感。……