消能减震装置的开发和应用是现代建筑抗震的重要研究方向之一,消能减震装置的耗能可以减轻地震对主体结构的影响。摩擦阻尼器是消能减震装置的一种,它通过具有一定摩阻力的摩擦片间的相互错动,达到消耗地震能量、保护主体结构的目的,具有耗能性能稳定等优点。摩擦阻尼器又分为平动型和转动型。与平动型相比,转动型摩擦阻尼器在大震作用下,由于不受量程的限制,更有利于发挥消能减震装置的耗能作用。目前,平动型摩擦阻尼器的相关研究成果和应用实例较多,应用技术也较为成熟,转动型摩擦阻尼器是一种新型的阻尼器形式,为了实现它的工程推广和应用,需要在它与主体结构之间的连接构造和力学性能方面做深入研究。本研究首先利用有限元分析软件ABAQUS对转动型摩擦阻尼器的力学性能进行定量分析,并提出了一种简单可行的摩擦阻尼器设计方法,同时设计了一种新型的转动型摩擦阻尼器,应用所提出的转动型摩擦阻尼器设计方法对新型转动型摩擦阻尼器进行设计,之后,在OpenSEES抗震分析软件中建立具有代表性的,包含摩擦阻尼器的多、高层钢框架模型,并对钢框架模型进行多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。具体研究内容包括:利用有限元分析软件ABAQUS建立转动摩擦阻尼器有限元分析模型,通过参数回归分析的方法获得转动摩擦阻尼器承载力评价公式。主要参数包括摩擦面的转动摩擦系数、摩擦面个数和螺栓预紧力。结合现有抗震设计规范,提出一种简单可行的转动型摩擦阻尼器设计方法,即:通过对结构的静力弹塑性分析确定结构最大层间位移角,根据抗震设计规范确定目标层间位移角,得到目标位移降低率,进而确定阻尼器的弹性刚度比,确定每层所需的阻尼器的弹性刚度和屈服承载力后,进行阻尼器的设计,通过结构整体相对容差检验阻尼器的设计质量。提出一种新型转动摩擦阻尼器与主体框架的连接构造形式,并运用已提出的阻尼器设计方法,对层高为4、10、20层钢框架进行阻尼器设计,并对布置了新型转动摩擦阻尼器的钢框架结构进行弹塑性动力时程分析。时程分析时分别考虑了多遇和罕遇地震作用下,三条地震波对普通钢框架模型和安装了新型转动摩擦阻尼器的钢框架模型的地震激励,考察了阻尼器对钢框架结构的层间位移角、耗能等的影响情况及对结构的抗震性能的改善情况。研究结果表明转动型摩擦阻尼器的弯矩-转角滞回曲线饱满,具备良好的耗能能力;设置了摩擦阻尼器的钢框架结构在多遇地震作用下的减震率约为25%,罕遇地震作用下的减震率约为30%,钢框架结构的抗震性能得到明显改善。