黏滞阻尼器位移损失对结构减震性能的影响研究

从黏滞阻尼器减震结构的附加阻尼比公式出发,引入位移损失,推导了附加阻尼比与阻尼器出力、阻尼器等效串联刚度、结构刚度等参数之间的关系,提出最优损失率和损失刚度比概念.通过实际工程的参数分析,得到位移角减震率随阻尼系数、地震作用的变化规律,并用理论推导的结论对变化规律进行了解析.为应用黏滞阻尼器的消能减震结构优化设计提供了理论依据.     

消能减震结构阻尼器有效刚度及结构等效阻尼比取值方法研究

给出了消能减震结构时程分析中阻尼器有效刚度及结构等效阻尼比的计算步骤,研究了消能减震结构阻尼器有效刚度、结构等效阻尼比如何取值并给出取值建议,讨论了消能减震结构考虑双向地震作用时地震工况主次方向的确定方法.以某框架结构为例,对比消能减震结构时程分析与等效结构反应谱分析.结果表明,本文所提出的取值方法合理,双向地震工况主...     

基于全时程迭代的金属阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

准确地估算等效阻尼系数和等效附加刚度对于附加金属阻尼器的减震结构的设计具有实用意义。首先基于等效线性化基本理论推导出等效阻尼系数和等效附加刚度计算公式,并引入全时程迭代的思想,形成一种附加金属阻尼器减震结构的地震响应分析方法。继而通过对3层剪切型结构的地震响应分析,探讨了该计算方法迭代过程的收敛性。最后,通过对3层剪切型结构和8层平面框架结构的地震响应分析,考察了该计算方法的计算精度和可靠性。与现有方法相比,提出的等效阻尼系数和等效附加刚度计算公式物理意义明确,同时考虑了金属阻尼器自身参数和结构动力响应对等效线性化参数的影响,采用的全时程迭代方法具有收敛速度快、计算精度高等优点。     

同时附加位移和速度相关型阻尼的钢框架结构设计方法研究

在地震作用下,多高层钢框架结构主要发生剪切型变形,下部楼层相对位移较大,故应在下部楼层附加位移相关型阻尼器(如金属阻尼器).下部楼层附加金属阻尼器后对结构进行地震反应时程分析,可知上部楼层的层间速度明显大于下部楼层,因而可以在上部楼层附加速度相关型阻尼器(如黏滞阻尼器),如此就得到同时附加位移和速度相关型阻尼的钢框架消能减震结构.本文通过数值分析首先阐明同时附加位移和速度相关型阻尼的设计思想以后,介绍了基于等效线性化理论和减震性能曲线的消能结构设计方法,并利用此方法研究了结构同时附加金属阻尼器和黏滞阻尼器的消能减震结构设计方法.结果表明,该结构减震效果比仅附加金属或仅附加黏滞阻尼结构的减震效果要好.     

连梁内设置竖向变形阻尼器的耗能剪力墙体系减震分析与设计

将钢筋混凝土联肢剪力墙在连梁跨中开缝,在缝中设置沿竖向变形的钢阻尼器,从而形成耗能联肢剪力墙体系。在强震作用下,耗能剪力墙中的阻尼器一方面适当削弱联肢剪力墙刚度以降低地震作用,另一方面阻尼器屈服后可耗散部分地震能量,从而减小墙肢及连梁的塑性损伤。将阻尼器与连梁组合为等效连梁,运用等效连续化方法对耗能剪力墙体系的刚度特性与阻尼特性进行了简化分析,对耗能剪力墙体系的减震机理进行了论证,并推导出体系关键参数的计算式。以阻尼器延性系数和联肢墙耦合比为设计控制指标,提出了该耗能剪力墙体系基于性能/需求的设计方法。设计实例表明：所提出设计方法简便可行;在参数设计合理的情况下,建议的耗能剪力墙体系具备良好的减震效果。     

某医技楼消能减震设计及非线性分析

上海某医院医技综合楼项目为高层框架-剪力墙结构,采用了墙板式软钢位移型阻尼器的消能减震设计方案。为研究该方案的减震效果,利用ETABS、PKPM-SAUSAGE两种有限元软件对结构进行多遇地震和罕遇地震下的非线性时程分析,分析结果表明:PKPM、YJK等常规设计软件中等效支撑+附加阻尼比能够有效地模拟阻尼器的作用;通用有限元分析模型中非线性连接单元能有效地模拟阻尼器的作用;软钢位移型阻尼器在小震下开始屈服耗能并为结构提供附加阻尼比,采用规范法和能量法两种方法计算,计算结果表明,阻尼器能够为该高层框架-剪力墙结构提供1%的附加阻尼比;罕遇地震下,阻尼器充分耗能,且所有阻尼变形均不超过产品限值;采用消能减震方案后,结构抗震性能有了较大提高。     

黏滞阻尼器有效刚度对结构的影响及其取值方法研究

目前,在进行消能减震结构分析时,通常忽略黏滞阻尼器的刚度,影响了结构受力与响应的准确性。为此,阐述黏滞阻尼器刚度特性及其对结构的影响,给出一种适用于时程分析的有效刚度迭代取值方法。对设置黏滞阻尼器消能减震模型、附加有效阻尼比等效模型和附加有效阻尼比与有效刚度等效模型的三组模型进行分析,研究黏滞阻尼器有效刚度对结构受力与响应的影响。结果表明:采用附加有效阻尼比与有效刚度等效模型分析得到的结构楼层剪力与层间位移角的变化趋势基本和采用消能减震模型分析的结果一致;采用附加有效阻尼比等效模型与采用消能减震模型分析的结果则相差较大;时程分析中采用提出的有效刚度迭代取值方法是可行的,建议黏滞阻尼器消能减震结构设计时考虑黏滞阻尼器有效刚度的影响。     

基于顶点位移的被动消能结构加固设计

基于房屋结构顶点位移,提出了一种简单、直接的被动消能结构加固设计方法;通过Push-over分析将多自由度体系等效为单自由度体系,由被动阻尼器的有效阻尼比和有效刚度的相关性,提出简单的迭代方法确定满足结构等效单自由度体系性能目标所需的附加有效阻尼比和有效刚度,并对阻尼器在多自由度体系中的分配提出建议;采用该方法对某10层钢筋混凝土框架结构进行了加固设计.分析结果表明:该方法在Pushover适用范围内可以取得满意的精度,不同的阻尼器分配模式减震效果不同.     

粘滞阻尼器等效阻尼比的计算公式研究

在减震结构的设计和研究中,常用等效阻尼比来表示减震装置对结构减震耗能作用的大小,并可作为线性反应谱分析的关键参数。针对粘滞阻尼器这种最为常用的减震装置,本文首先基于纯阻尼模型推导了其等效阻尼比计算公式,再在此基础之上研究了阻尼器刚度效应对等效阻尼比的影响,得出了考虑刚度效应的修正公式。在工程应用中,只要明确了阻尼器的位置和参数,并对结构进行自振特性分析,即可通过本文公式算得粘滞阻尼器的等效阻尼比。     

粘性消能器Voigt计算模型分析与研究

附加粘性消能器的消能减震结构可由原结构的抗侧刚度和消能器的阻尼系数并联的Voigt模型表示,其中原结构为未加粘性消能器的结构。本文根据Voigt模型的受力特点,推导出附加粘性消能器的消能减震结构在外力作用下的力与位移关系式,由此绘制出结构的滞回曲线。根据推导出的阻尼比的计算公式得到阻尼比在滞回曲线中的几何意义,并分析出原结构的抗侧刚度、附加阻尼器的阻尼系数和外部干扰力的频率对Voigt计算模型滞回曲线的饱满度、形状变化趋势等的影响。结果表明,阻尼比几何意义为滞回曲线截距值的一半,阻尼系数越大、圆频率越大、原结构的抗侧刚度越小、阻尼比越大,滞回曲线越饱满,耗能能力越强,为附加粘性阻尼器的消能减震结构设计提供有益参考。     

Comparison of distribution methods for viscous damping coefficients to buildings

A simple and convenient method often adopted by practising engineers designing supplemental viscous dampers to a building is to calculate damping coefficients of viscous dampers corresponding to a desired added damping ratio. To facilitate the design, various methods for distributing damping coefficients along the height of the building are compared in the study. In the article, two non-repetitive distribution methods are proposed and compared with some often adopted methods and a repetitive simplified sequential search algorithm. Numerical studies of three planar frames in which two are vertically irregular have indicated that all distribution methods may result in similar seismic responses if added damping ratio are the same. Nevertheless, compromising among a few design factors such as the total added damping coefficient, maximum damper force at one storey, total added damper force, control of storey drift and total computational efforts, one of the two proposed methods distributing the damping coefficient only to ‘efficient storeys’ may provide one of the better choices for the practical design of viscous dampers.     

软钢阻尼器的优化配置方法探讨

从理论上探讨了软钢阻尼器发挥最佳减震效果时结构应具备的条件。首先基于等效粘滞阻尼比的定义,推导了软钢阻尼器结构等效粘滞阻尼比的表达式,据此,进一步确定了结构等效粘滞阻尼比取最大值时的阻尼装置受剪承载力分配率,将其定义为最优分配率,从而明确了使软钢阻尼器的耗能量达到最大时软钢阻尼器结构所应具备的条件。     

非比例滞变阻尼线性体系的反应谱CCQC法

基于比例阻尼体系建立的振型分解反应谱法应用广泛,是各国规范常用的结构地震作用效应计算方法,直接将其用于非比例阻尼体系(如设置耗能阻尼器的结构)是不合理的。为拓展规范反应谱法的适用范围,在基于复阻尼模型的滞变阻尼模型复模态叠加法基础上,该文结合虚拟激励法和平稳随机理论,推导基于滞变阻尼模型的反应谱CCQC(complex complete quadratic combination)法表达式,适用于非比例阻尼混合结构的地震作用效应计算。算例分析表明：与基于分块Rayleigh阻尼模型的反应谱CCQC法相比,基于滞变阻尼模型的反应谱CCQC法仅依赖于材料阻尼参数和结构刚度,计算结果唯一,不受振型组合的影响;与基于等效阻尼比的反应谱CQC法相比,基于滞变阻尼模型的反应谱CCQC法可有效考虑结构的非比例特性,适用于非比例特性显著的混合结构。     

减震装置的移位原理及其在黏滞阻尼减震结构设计中的应用

现有消能减震结构的设计方法在确定减震关键参数及其空间分配时需要繁琐的迭代试算.为解决此问题,基于减震结构消能减震装置的"移位"原理,提出了减震结构的系统化设计方法,可高效地实现减震结构中阻尼器的参数确定与分配.基于广义单自由度理论提出了减震主自由度的概念,进而发现了减震结构中消能减震装置的"移位"原理,即若要将减震装置...     

超高层建筑基于性能的组合消能减震结构设计及其应用

组合消能减震是在结构中组合应用速度型阻尼器和位移型阻尼器,地震作用下参与结构耗能,降低结构地震响应。基于性能的组合消能减震设计是从性能化设计理念出发,通过调整消能减震装置在结构中的布置位置和力学特性参数,在不同水准地震作用下分阶段发挥各阻尼器的作用,满足结构受力变形要求,提高结构抗震性能。以云南省昆明市一超高层建筑为工程背景,在结构中同时布置了速度型阻尼器和位移型阻尼器,研究了不同类型减震装置在结构中的较优布置位置,结果表明：本工程采用组合消能减震技术后,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,各类减震装置均能充分参与结构耗能,相比传统抗震结构,其地震响应和构件损伤可得到更好的控制,整体结构能够满足预期抗震性能目标要求。     

新建减震结构优化设计方法

基于隔震理论提出减震结构优化设计方法,对某8度区11层框架结构进行了减震设计,通过附加粘滞阻尼器达到设防目标,根据振型分析调整隔震层层高,使安装阻尼器楼层位置降低至底部2层;将选取的7组加速度时程曲线分为4种工况,采用ETABS对减震结构进行了多遇地震作用下的时程分析,比较了各工况下阻尼器耗能总量和最大层间位移角。研究结果表明:将主体结构与减震装置看作有机整体对减震结构进行设计可取得较好的减震效果;将隔震层主体结构抗侧刚度作为减震装置设计参数,使隔震层基本周期与场地特征周期相等可取得最佳减震效果。     

Proposed Relationship for Proper Shear Strength of Elliptical Damper Based on Its Geometrical Parameters

Vertical link beam as a practical yielding damper is a kind of passive control device which dissipates seismic energy and thus reduces the rate of damage to structures through in-plane shear deformations. Proper stiffness, ductility and significant energy dissipation of these dampers together with their practical advantages justify their widespread experimental and numerical research. In this paper, a total of 42 elliptical dampers (vertical link beams with elliptical cross sections) in various lengths and thicknesses are modeled using the ABAQUS finite element software and finally a design relationship for this damper is presented based on the above mentioned geometrical parameters using pushover analysis. The accuracy of the proposed relationship is studied by applying various layouts of designed dampers on two types of chevron bracings to improve their performance and obtain proper energy dissipation without brace buckling. The equivalent viscous damping ratios of 32–33% obtained for elliptical dampers indicate high increase in energy dissipation capability.     

软钢阻尼器对建筑楼层反应谱的影响

鉴于控制地震响应的软钢阻尼器可能显著改变结构系统的自振周期,结构抗震设计中有必要明确阻尼器对楼层非结构构件反应谱的影响。以已有的弹性结构楼层反应谱评估方法为基础,考虑主体结构与非结构构件周期比和主体结构黏滞阻尼比的影响,提出了黏滞阻尼减震结构的楼层反应谱预测公式。建立了非线性减震结构系统平均等价刚度和平均等价阻尼比的计算方法,基于等价线性系统提出了软钢阻尼器减震结构的楼层反应谱预测方法,并得到了楼层反应谱的性能曲线,用以描述阻尼器参数对非结构构件加速度响应的影响规律。研究结果表明:将等价线性化方法应用于软钢阻尼器减震结构能较好地进行非线性系统的楼层反应谱预测,修正的楼层反应谱预测公式可直接基于地震动弹性反应谱和减震结构等价参数估计楼层反应谱,可用于周期比为0.5～2、阻尼比为0.05～0.2的结构系统,该方法将为考虑非结构构件地震响应的减震结构优化设计提供有益参考。