黏滞阻尼器的优化布置及其在高层钢结构加固中的应用

阻尼器优化布置是结构减震设计过程中的重要环节,通常需要通过多次动力响应计算来完成。为此,提出了一种通过结构静力分析确定阻尼器合理布置位置的方法,并能够快速计算出优化方案的附加阻尼比。将该方法应用于一栋位于日本东京都新宿区29层钢结构建筑的减震加固设计中,分析了该建筑的强震观测系统在日本“311地震”中采集到的部分楼层加速度时程数据,并基于分析结果验证了所建立的非线性数值分析模型的可靠性。采用所提方法对结构进行减震加固,得到双向共64个阻尼器的优化布置方案及其附加阻尼比,并通过动力方法对结果进行了验证。同时针对长周期及长持时特性的地震波,对减震结构进行动力弹塑性时程分析,评估其抗震性能。分析结果表明：减震优化方案的减震效果明显,结构整体地震反应和构件损伤较非减震方案都大大减小;减震优化方案有效改善了高层钢结构楼层变形不均匀的情况,层间位移角均满足小于1/100的性能要求;通过减震优化后大部分钢支撑和钢梁的塑性率都降低至小于1。     

考虑两类装配式节点非线性行为的框架结构响应分析

装配式混凝土框架结构在中国应用广泛,目前主要按“等同现浇”原则进行设计和结构计算。然而,由节点非线性行为不同引起的结构响应差异不可忽视。该文考虑到两类典型的装配式节点非线性行为与现浇节点的区别,研究了这些区别对框架结构地震响应产生的影响。对于效仿连接节点,由其构造形式分析了节点的受力机制,并据此解释了其与现浇节点在试验现象上的差异,提出了两类节点无量纲化的滞回模型,并通过已有试验结果验证了所提模型的合理性。对于非效仿连接节点,从设计角度出发,系统研究了后张无粘结混合装配预应力混凝土节点的力学行为。研究内容采用动力时程分析方法,从结构位移响应、梁柱延性需求、残余变形等方面揭示了装配式框架与现浇框架的差异。该文的研究结果对装配式框架结构在高地震烈度区的应用具有实用的参考价值。     

大跨隔震结构竖向地震响应的振动台试验研究

为研究大跨隔震结构竖向地震响应,首先对一大跨网架隔震结构1∶20的缩尺模型进行了振动台试验,对比研究隔震前后模型的动力特性及其在双向和三向地震动输入下的加速度及位移等动力反应,进而对大跨隔震结构的网架和一般楼层(首层和转换层)的竖向减震效果进行了分析。结果表明大跨隔震结构的网架在双向地震和三向地震输入下都具有非常明显的水平减震效果,且减震率大于一般楼层;大跨隔震结构的一般楼层基本没有竖向减震效果,而在输入地震强度比较小的情况下网架竖向加速度基本没有减小,甚至稍有放大,但随着输入地震强度的增加,网架的竖向加速度减震率逐渐提高;对于网架的竖向位移响应,基础隔震模型在罕遇地震下有较明显的减震效果。最后建立了相应大跨隔震结构与非隔震结构的有限元分析模型,并对隔震支座进行参数优化,结果表明屈重比取4%~6%时,大跨网架隔震结构具有较小的基底剪力。     

采用不同黏滞液的间隙式黏滞阻尼器力学性能试验研究

设计并加工了3个结构参数相同、但采用三种不同黏滞液的间隙式黏滞阻尼器,并对该3个黏滞阻尼器进行不同加载频率下的低周往复试验和抗疲劳性能试验。根据试验结果,分析了黏滞阻尼器的滞回性能,得到了相应的等效耗能系数、阻尼系数及阻尼指数。研究结果表明,间隙式黏滞阻尼器滞回曲线饱满,在小位移阶段便可有效耗能;阻尼系数随着黏滞液运动黏度增加而增大,阻尼指数随黏度增加而减小。该3个黏滞阻尼器历经30次往复循环加载,阻尼力均未出现衰减,具有较好的抗疲劳性能; Maxwell模型与该黏滞阻尼器的试验结果吻合良好。     

散乱数据(2m-1,2n-1)次多项式自然样条插值

考虑对窄间散乱数据(2m-1,2n-1)次多项式自然样条插值,使得插值函数对x的m次偏导数和对y的n次偏导数平方积分极小(带自然边界条件).用希尔伯特空间样条方法,得出其解的结构,解的系数能够用线性方程组确定,方程组系数矩阵对称,可用改进的平方根法解.例子表明方法简单,效果良好.     

高层钢结构考虑长周期地震动的减震加固研究

考虑长周期地震动的影响对一高层钢结构进行了减震加固，并对其抗震性能进行了评估。日本东京新宿地区一高层钢结构经历了“3·11”地震，其强震观测系统记录到了有价值的加速度时程数据，为使其成为人流密集区域的避难场所，拟进行减震加固以提高其抗震性能。基于记录数据进行了频谱分析和时频域分析，发现此次地震具有明显的远场长周期和长持时特征，其长周期分量持续到300 s后才逐渐衰减；利用Ai分布地震力研究了结构的非线性特征和损伤分布，并在此基础上采用基于存储刚度的静力分析方法进行了减震优化设计；选取了包含记录数据在内的长周期长持时地震动和一般地震动对减震加固结构进行了非线性动力分析及损伤评估。结果表明:相较于一般地震动，长周期长持时地震动作用下高层结构的减震效果更明显，优化后的减震加固方案使结构的振动衰减较快，不仅减小了结构的最大响应，而且有效降低了构件的损伤数量和损伤程度。衡量钢支撑局部屈曲的累积轴向应变在长周期长持时地震动作用下明显大于一般地震动，故长周期长持时地震动对钢支撑局部屈曲影响较大。