单腔与多腔放大式高效耗能黏滞阻尼墙性能研究

针对阻尼墙耗能效率问题提出横向位移放大与纵向多腔放大概念,并以此设计了3种高效耗能黏滞阻尼墙装置,即单腔放大式黏滞阻尼墙(SADW)、多腔放大式黏滞阻尼墙(MADW)和多腔相对放大式黏滞阻尼墙(RADW)。根据3种阻尼墙的构造特点,分析了横向位移放大系统与纵向多腔放大系统的耗能效果,提出了阻尼力及耗能理论计算式。取SADW为代表与普通黏滞阻尼墙(VDW)进行试验对比研究,分析在不同试验工况下SADW的滞回耗能能力。结果表明：SADW的滞回曲线较VDW更加饱满,耗能效果更为显著;将阻尼力-位移试验结果与理论曲线进行了对比,两者基本一致,阻尼力相差6.35%,理论滞回模型能较好模拟试验结果。同时,建立了30层混凝土框架核心筒结构进行地震时程响应分析,对比VDW和3种高效黏滞阻尼墙对该结构的减震效率,4种减震方案的结构附加阻尼比分别为0.71%、3.38%、6.22%、735%,附加阻尼比放大倍数分别为4.5、7.8、9.0,进一步验证了所提出的3种高效耗能阻尼墙具有良好的减震效果。     

带位移放大装置新型阻尼墙结构的地震响应分析

基于黏滞阻尼器的耗能原理,针对地震时阻尼器位移小的特点,提出一种可提高阻尼器耗能能力的位移放大装置,并在此基础上设计出一种黏滞阻尼墙。针对黏滞阻尼器力学模型,增设放大装置后,得到带放大系数的黏滞阻尼墙力学模型。以12层框架为例,利用有限元软件分析比较带放大装置的黏滞阻尼墙减震结构与常规阻尼器建筑结构的减震效率。在加速度、层间位移、层间剪力等地震响应的控制效果方面,基于文中提案采用放大装置的减震结构更为有效。     

位移放大型粘弹性阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

提出一种新型位移放大型粘弹性阻尼器,对附加位移放大装置的粘弹性阻尼器进行阻尼力理论公式推导。基于能量等效原则,针对位移放大型粘弹性阻尼器减震结构提出一种简化计算的等效能量法。本文关注结构层加速度,层间位移,层间剪力以及阻尼器的耗能。采用两种模型,验证等效能量法的有效性和分析精度。分析结果表明,新方法计算结果与传统方法计算结果相近。并通过有限元软件ABAQUS对一12层设置传统粘弹性阻尼器与附加位移放大装置粘弹性阻尼器的框架减震结构进行对比分析。结果表明:附加位移放大装置的粘弹性阻尼器能更有效地减小结构的层间位移、层间剪力、层加速度等结构动力响应,且耗能更为显著。     

位移放大型摩擦阻尼器减震结构的抗震性能研究

为了确保在输入位移较小时,阻尼器仍能发挥良好的耗能能力,设计了一种基于齿轮传动的位移放大型摩擦阻尼器。对该阻尼器进行拉压循环力学试验,研究位移幅值对其滞回性能的影响,指出位移放大型摩擦阻尼器的滞回曲线饱满,其输出力是普通摩擦阻尼器的η倍(η是大齿轮与小齿轮直径之比),故耗能能力更强。以一六层规则钢框架结构为算例,计算无控结构、普通摩擦阻尼器减震结构和位移放大型摩擦阻尼器减震结构的地震响应,结果表明：与普通摩擦阻尼器相比,位移放大型摩擦阻尼器可更好地控制结构的层间位移角和顶点位移,但二者对结构基底剪力的控制效果接近。     

位移放大型扇形阻尼器在预制装配式结构中的设计与应用

基于预制装配式结构在小震作用下的位移较小,消能阻尼器无法充分的发挥耗能性能这一问题,本文提出一种基于位移放大装置的扇形铅粘弹性阻尼器的设计方法,通过理论分析对位移放大装置的放大系数进行计算验证。通过对位移放大型扇形阻尼器的阻尼力与耗能能力进行分析,得出一种能量等值的阻尼器参数模拟方法。在多遇地震情况下,位移放大型扇形阻尼器拥有更好的耗能减震效果,且减震效果优于普通扇形阻尼器。     

位移相关型和速度相关型阻尼器耗能特征对比研究

为了全面比较位移相关型和速度相关型减震装置的耗能特征,以一座8层RC结构为算例,针对安装金属阻尼器和黏滞阻尼器两种情况进行对比分析与研究,通过Open Sees动力非线性时程分析结果表明,金属阻尼器提供较大刚度,而黏滞阻尼器几乎不提供附加刚度,且提供的附加阻尼比更大。黏滞阻尼器减震效果优于金属阻尼器;位移减震效果优于加速度;多遇地震下减震效果优于罕遇地震下。     

长周期地震波作用下超高层框架-核心筒减震结构动力响应分析

选取长周期分量明显的2组地震动记录作为输入,以一超高层框架-核心筒结构为背景,进行了7度多遇地震作用下的弹性分析,并与相应水准普通地震动记录输入下的地震响应分析结果进行了比较。结果表明:长周期地震动输入下结构的地震响应指标如基底剪力、层间位移角和加速度放大系数远比普通地震动的大,采用常规阻尼器已很难满足减震设计要求。基于黏滞阻尼器力学特性,提出了高性能位移放大型阻尼器,建立了理论公式,并对附加位移放大型阻尼器和普通阻尼器的超高层结构在长周期地震动作用下的地震响应进行对比分析。研究结果显示,位移放大型阻尼器对结构内力、位移和加速度的减震效果要明显优于普通阻尼器,能更有效地降低超高层结构在长周期地震动作用下的动力响应。     

黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度减震体系的地震反应分析

为了研究黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的减震控制,基于对其工作机理和阻尼力计算公式的已有研究,建立了安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的单自由度体系运动方程和能量方程,对安装黏滞阻尼器的单自由度体系和安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度体系进行了地震反应分析对比,包括:对具有相同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了多遇地震作用下的控制效果分析和能量分析;对El Centro波作用下具有相同位移控制效果的不同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了罕遇地震作用下的控制效果分析和能量分析.结果表明,该装置在不同强度地震作用下对位移、速度、阻尼力等响应具有明显的放大作用,安装阻尼系数较小的阻尼器可达到直接安装阻尼系数较大阻尼器相同的减震和耗能效果,且具有在不同强度地震作用下位移不失效的优点.     

黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度减震体系的地震反应分析

为了研究黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的减震控制,基于对其工作机理和阻尼力计算公式的已有研究,建立了安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的单自由度体系运动方程和能量方程,对安装黏滞阻尼器的单自由度体系和安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度体系进行了地震反应分析对比,包括:对具有相同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了多遇地震作用下的控制效果分析和能量分析;对El Centro波作用下具有相同位移控制效果的不同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了罕遇地震作用下的控制效果分析和能量分析.结果表明,该装置在不同强度地震作用下对位移、速度、阻尼力等响应具有明显的放大作用,安装阻尼系数较小的阻尼器可达到直接安装阻尼系数较大阻尼器相同的减震和耗能效果,且具有在不同强度地震作用下位移不失效的优点.     

位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架减震效果及动力试验研究

为提高黏滞阻尼伸臂桁架在地震作用下的耗能效率,设计了一种带位移放大装置的黏滞阻尼伸臂桁架。对分别设置传统型和位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构进行有限元分析,对比了结构的地震响应及阻尼器的工作状态。通过动力荷载试验,考察两种黏滞阻尼伸臂桁架的滞回性能,对比阻尼器的位移及耗能,研究位移放大系数的变化规律,分析伸臂桁架刚度对黏滞阻尼伸臂桁架工作效率的影响。结果表明：相比传统型黏滞阻尼伸臂桁架,采用位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架可将阻尼器的耗能效率提高至原来的1.5~1.8倍,使结构获得更好的减震效果;位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架滞回曲线光滑、对称、饱满,具有良好的工作性能,且能有效放大阻尼器的工作位移并增大耗能;提出了黏滞阻尼伸臂桁架的位移放大系数的计算式,计算值与试验值吻合较好;为保证黏滞阻尼伸臂桁架的工作效率,建议伸臂桁架的刚度比取值不小于9。     

壁式黏弹性阻尼器的Bilinear-Viscous 学模型及其减震效能分析

黏弹性阻尼器的传统Kelvin力学模型仅考虑其频率相关性,但拟静力试验发现在大应变幅值下,黏弹性阻尼器的滞回特性存在显著的位移相关性。提出Bilinear-Viscous(BV)模型可同时表征壁式黏弹性阻尼器的频率相关性和位移相关性。通过与试验结果对比,该模型具有良好的精度和普适性。以某10层混凝土框架结构为分析对象,采用非线性时程分析方法,从屈服模式、变形和耗能多个方面对比了BV模型和传统Kelvin模型对于减震框架地震响应的影响。分析结果表明,采用BV模型的减震框架地震响应强于采用传统Kelvin模型的减震框架,说明BV模型可偏保守地估计结构地震响应。     

黏弹性阻尼器对框架结构抗震性能的影响分析

黏弹性阻尼器作为一种减震装置，能够较好地抵抗和减少建筑物受到的地震作用影响。基于Midas/GEN软件，选取三条普通地震波，对一栋5层混凝土框架结构模型进行非线性地震反应分析，提出了布置有黏弹性阻尼器的框架减震结构，分析其减震效果，通过分析不同位置的黏弹性阻尼器的耗能能力优化布置。结果表明：通过合理布置黏弹性阻尼器可以更好地实现框架结构耗能，降低结构地震响应，使结构的层间位移、层剪力以及层加速度都得到有效控制，并且在结构下部布置阻尼器，其耗能能力更优于布置在结构上部。     

一种新型单向黏滞阻尼器研发初探

提出了一种新型黏滞阻尼器,通过施加单向预力可形成具有单向耗能能力的单向阻尼器,适用于单向受力状态构件。提出了新型黏滞阻尼器的力学模型,设计制造了一个新型黏滞阻尼器样件,并进行了力学性能试验验证。试验结果表明,所提出的力学模型能够较好地模拟该新型黏滞阻尼器力学性能,可用于应用特定结构的减震设计和分析。     

菱形阻尼器减震效果研究

阻尼器作为一种廉价高效的被动减震装置目前已广泛应用于我国建筑领域,而菱形阻尼器以其特殊的构造,能够在较小阻尼系数下提供给结构较大阻尼比,同时可以在结构水平位移较小时提供阻尼力。研究非线性菱形黏滞阻尼器的力学特性,推导了菱形黏滞阻尼器的等效阻尼比公式,对比阻尼器为结构提供相同附加阻尼比的情况下,黏滞阻尼器和菱形黏滞阻尼器之间的减震效果。结果表明,由于放大系数的原因,菱形阻尼器可以以小阻尼系数来提供大阻尼比。     

带肘节式连接耗能减震层的超高层结构抗震性能研究

以某299.3m超高层框架-核心筒结构为研究对象,针对该工程的自身特点提出了设置屈曲约束支撑、肘节式和人字形连接黏滞阻尼器的3种耗能减震层控制方案。在8度小震作用下,对比分析了不同控制方案对耗能减震层内力突变的减震控制效果,同时对黏滞阻尼器采用肘节式和人字形两种连接方式的耗能率进行对比分析。结果表明,带肘节式连接减震方案能有效地降低耗能减震层位置处的内力突变,减震层位置剪力墙剪力突变幅值的最大降幅达46.2%,大大降低了加强层构件连接部位应力集中效应,验证了黏滞阻尼器采用肘节式连接比人字形连接具有更高的耗能效果,耗能率最大提高133.1%,证明了带肘节式连接耗能减震层对超高层结构抗震的有效性和可行性。     

基于层间有害位移的黏滞阻尼器配置

高层建筑的水平层间位移中包含着有害位移和无害位移两部分,且在结构上部往往是后者比例大于前者。结构层间设置的消能支撑耗能特性只取决于有害位移,这就导致快速估算由该层竖向构件的弯曲和剪切变形引起的有害位移显得很有意义。就此提出了一种高层建筑结构在地震作用下层间水平变形有害位移简便计算方法,据此讨论了高层建筑结构层间优化配置黏滞阻尼器问题。通过找出水平地震作用下高层建筑每层的有害位移,根据减震结构的层间位移减小需求目标估算结构所需的附加阻尼比,进而得到需要的层间阻尼力,据此来确定阻尼器的参数和数量。运用该方法对一幢经历东日本311大地震且有时程记录的日本高层钢结构,进行了优化配置层间黏滞阻尼器减震分析,以此验证本文建议方法的有效性。     

加强层与减震层的地震反应对比分析

通过建立三个分别为框架—核心筒、带加强层框架-核心筒及带粘滞阻尼器框架-核心筒的模型,运用ETABS软件对三者进行了反应谱和时程分析。研究结果表明:加强层结构是通过加强层来增加结构的整体刚度,增大了结构地震反应,粘滞耗能减震层结构是通过粘滞阻尼器的滞回效应来耗散输入结构的主要地震能量,减小结构地震反应;耗能减震层结构比加强层结构能更有效地控制结构的位移及内力的地震反应。     

黏滞阻尼器初始刚度的合理取值探讨

目前工程界关于黏滞阻尼器初始刚度的取值普遍较大,这与其实际性能差别较大。过大的初始刚度取值会大大高估黏滞阻尼器在风和地震下的耗能作用,使得结构设计偏于不安全。结合试验和有限元计算结果,验证了黏滞阻尼器加载刚度与其初始刚度数值上近似相等。结合一个工程案例,通过对非减震模型、不同减震模型的层间位移角、层间剪力、能量分布、附加阻尼比、滞回曲线的对比分析,阐述了黏滞阻尼器初始刚度的不合理取值可能会高估黏滞阻尼器的消能作用。     

带黏弹性阻尼器钢结构振动台试验研究

为研究新型合成材料黏弹性阻尼器在地震作用下的减震效果和耗能特征,将6个黏弹性阻尼器按层间柱形式安装在钢框架结构中,分别对无控结构和有控结构进行3条峰值加速度由0.1g~0.6g逐步增大的地震波作用下的振动台试验。通过对结构动力特性和结构响应的对比分析,研究黏弹性阻尼器的减震效果和耗能特征。试验结果表明:结构加速度和位移减震效果明显,剪力减震效果有限;黏弹性阻尼器频率相关性不明显,主要为剪切变形幅值相关性;随着剪切变形增加,阻尼器提供附加刚度降低,引起结构自振频率从2.81 Hz降至1.19 Hz;随着剪切变形增加,附加阻尼比先增后减,最大为18.21%;黏弹性阻尼器初始刚度对结构带来的不利影响不容忽视;黏弹性阻尼器具有良好的极限剪切变形能力,最大剪应变达到336%。     

某框架结构采用软钢阻尼器的减震效果分析

简要对比校安工程中的传统加固方法和新型耗能减震技术,指出位移型软钢阻尼器的使用情况、使用优点、耗能原理及其力学模型。结合某学校建筑的框架结构,利用三维空间有限元软件ETABS软件,对设置软钢阻尼器前后的框架结构,进行多遇地震下的反应谱分析和时程分析,以及罕遇地震下的时程分析,从层间位移角、顶部绝对位移和层间剪力三个性能指标分析软钢阻尼器的减震加固效果,并进行了简要分析。结果表明,软钢阻尼器耗能减震特性较好,能够明显降低结构的地震响应,认为软钢阻尼器的使用能够很好达到结构减震加固的目的。