建筑物被动耗能技术应用现状

通过介绍金属耗能器、摩擦耗能器和粘滞耗能阻尼器等被动耗能抗震系统的研究和应用现状,为建筑物设计和现有建筑物的加固保护提供一些新的思路.     

空间桁架模型压电摩擦阻尼器半主动优化控制

基于压电材料的逆压电效应,将压电陶瓷驱动器与被动摩擦阻尼器结合,设计了一种新型压电摩擦阻尼器,通过施加电压来改变摩擦片间的滑动摩擦阻尼力,从而实现结构的实时半主动控制。分析了该阻尼器的工作原理和构造方法,推导了相应的阻尼力模型。采用遗传算法对空间桁架模型结构进行了不同数量下压电摩擦阻尼器布置位置的优化研究,并利用基于线性二次型经典最优控制(LQR)算法的半主动控制策略,分析了不同数量压电摩擦阻尼器在随机布置和优化布置下对结构地震反应的控制效果。结果表明,新型压电摩擦阻尼器对空间桁架模型结构的地震反应有较好的抑制效果,采用遗传算法进行阻尼器优化布置后,最大控制效果可达57%,相比随机布置阻尼器时控制效果可提高近8%。     

大跨度连续梁拱组合体系桥梁减震设计

分析了大跨度连续梁拱组合体系桥梁的地震易损部位特点,提出了有利于该类桥梁抗震设计的合理塑性铰出现顺序。简要介绍了桥梁地震位移响应的控制机理,以及两类具体的位移控制装置:弹性连接装置和粘滞阻尼器,并对两种位移控制装置进行了参数敏感性分析。最后以一实桥为例,介绍了大跨度连续梁拱组合体系桥梁的减震设计。研究表明,弹性连接装置和粘滞阻尼器均能有效地控制结构的地震位移响应,但如果考虑到经济性和耐久性因素,弹性连接装置稍有优势。     

新型梁柱节点高层钢结构抗震性能研究

结构的抗震设计一般有两类途径:主动控制和被动控制。主动控制系统复杂且成本偏高,普通的被动控制抗震结构强震后修复困难。针对上述问题,本文提出了一种新型转动摩擦耗能梁-柱节点,并基于SAP2000对采用新型梁柱耗能节点的X形支撑钢框架体系和普通X形支撑钢框架体系进行了罕遇地震作用下的时程分析,结果表明采用了该新型梁-柱耗能节点的X形支撑钢框架体系具有更好的抗震性能。     

基于阻尼器导向装置的锅炉钢结构抗震性能研究

考虑阻尼器导向装置对锅炉钢结构抗震性能的影响,在SAP2000软件中采用时程分析法分别对未布置阻尼器、布置位移型阻尼器和布置黏滞型阻尼器的1000 MW锅炉钢结构进行有限元分析,对比锅炉钢结构在地震作用下的底部剪力、顶点位移等结构响应和阻尼器耗能能力,并给出了相应的结构附加阻尼比.结果 表明:在6度(0.05g)多遇地震作用下,布置黏滞型阻尼器的锅炉钢结构较布置位移型阻尼器的锅炉钢结构的底部剪力和顶点位移优化效果更佳;位移型阻尼器的耗能效果不佳,为结构附加的阻尼比较小,最大仅为0.0045,而黏滞型阻尼器充分耗能,为结构附加的阻尼比较大,均在0.071～0.091的范围内,且黏滞型阻尼器为结构附加的阻尼比与地震烈度关系不大;从底部剪力和顶点位移等结构响应、阻尼器耗能能力以及阻尼器为结构附加阻尼比等方面来看,布置黏滞型阻尼器的锅炉钢结构取得的减震优化效果较好,结构抗震性能最优.     

奥体体育场加固改造工程消能减震分析与设计

针对消能技术在奥林匹克体育中心体育场加固改造工程中的应用。讨论了消能减震结构的分析及设计方法和设计思路、液体粘滞阻尼器的参数选择、布置方式、消能结构构件设计方法等问题。根据不同加固方案的对比分析,在抗震加固工程中采用消能减震装置可明显减小地震力,并减小新加支撑附加给既有结构的地震力。消能减震设计宜根据建筑功能要求、结构变形形式布置消能装置。     

粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析

指出粘弹性阻尼器是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置,根据粘弹性阻尼材料的力学性能,对设置粘弹性阻尼器的钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。     

附设粘滞阻尼器的RC框架抗震性能研究

近年来粘滞阻尼器在实际工程中广泛应用,本文介绍了为更加明确粘滞阻尼器加固效果和设计参数的影响而设计的六层框架结构应用粘滞阻尼器加固方案,并在Opensees有限元平台上进行了非线性动力时程分析,通过对层间角位移的减小程度评价粘滞阻尼器的加固效果,并比较了设计参数等效阻尼比ζeff和粘滞阻尼器速度指数α对抗震性能的影响。     

中国妇女活动中心酒店采用软钢和粘滞阻尼器减震控制分析

针对北京中国妇女活动中心酒店这一高烈度区特别不规则结构,研究了高层不规则结构减震理论,提出了采用软钢阻尼器和粘滞阻尼器两种消能减震装置,对该结构在无控和有控制后在地震作用下的动力响应和控制效果进行研究。文中,通过建立结构的力学模型,首先分析了结构的动力特性;然后,分别从能量、变形和力三个方面对比了无控结构及安装了软钢阻尼器和粘滞阻尼器的结构在多遇地震以及罕遇地震作用下的动力响应。结果表明:在较宽的地震波频带内,两种阻尼器对于控制这一不规则结构的扭转效应,提高该结构的整体抗震性能均有较好的减震效果。相对粘滞流体阻尼器而言,软钢阻尼器控制结构水平加速度效果较好;而粘滞流体阻尼器在控制结构水平位移性能稍好。     

干摩擦在调谐质量阻尼器系统中的应用

本文在被动调谐质量阻尼器系统中采用摩擦耗散能量,以替代粘滞阻尼。文中讨论了这种新系统最优参数问题,并利用数值仿真说明了新方法的减振效果。     

设置超弹性SMA阻尼器的框架结构地震反应分析

将超弹性形状记忆合金 (SMA)阻尼器应用于框架结构的被动控制中。给出了超弹性形状记忆合金简化的本构模型 ,建立了结构 -阻尼器体系的力学分析模型及其一般方程 ,通过模型结构在地震作用下的控制仿真分析和对比 ,验证了SMA阻尼器用于结构被动控制所具有良好的控制效果     

建筑结构地震反应的MR智能基础隔震控制

针对基础隔震局限于减小地震波高频成分对结构影响的缺点,将磁流变(MR)阻尼器与滚动隔震支座相结合形成MR智能基础隔震系统并应用到结构控制中.基于MR阻尼器的Sigmoid模型,进行模糊半主动控制策略设计.在不同种类不同强度的地震波作用下,对智能基础隔震控制下2层钢框架结构的反应进行了仿真分析.结果表明,MR智能基础隔震...     

巨型框架减振结构脉动风振的线性最优半主动控制

本文根据线性最优主动控制的原则,提出了同时控制位移、速度和加速度的最优主动控制策略,导出了修正Riccati方程。由此利用磁流体阻尼器,对巨型框架多功能减振结构的脉动风振反应进行了半主动控制,表明该结构体系的半主动控制比被动控制能更显著地减小主、次框架的振动加速度,能更有效地降低主框架的振动位移。     

SMA复合摩擦阻尼器在网架结构中的减振效果分析

将SMA复合摩擦阻尼器用作空间网架结构的耗能减振装置,探讨了其在空间结构中的减振控制分析方法。介绍了SMA复合摩擦阻尼器的工作原理和理论模型,建立了网架结构减振控制的运动方程。地震作用下某网架结构减振控制的数值模拟结果表明,SMA复合摩擦阻尼器可有效降低结构地震响应,较之纯摩擦阻尼器和纯SMA阻尼器,减振效果更为优良。     

Experimental and numerical study on vibration control effects of a compound mass damper

A compound mass damper (CMD) was put forwarded based on the joint vibration control effects of tuned liquid damper and colliding particles. A series of shaking table tests were designed in order to investigate the dynamic response of a single degree of freedom bent frame structure with or without the damper (CMD, tuned mass damper, and tuned liquid damper) under three different kinds of earthquake waves. It is shown that the vibration reduction performance of CMD is generally better than the traditional dampers no matter from peak response attenuation rate or root mean square response attenuation rate. The vibration reduction effect of traditional dampers is susceptible to the characteristics of earthquake waves, whereas CMD is effective in a broader frequency bands. Also, the vibration reduction effect of CMD is not sensitive to the amplitude of earthquake waves, which means the system has good robustness. In addition, CMD has the advantage of fast start‐up. The numerical simulation results of the CMD are obtained through certain simplifications, and are in good agreement with the experimental results, which further verifies the damping effect of the proposed damper and provides a simplified method for its engineering design.     

Experimental investigation on dynamic characterization and seismic control performance of a TLPD system

The tuned liquid damper (TLD) and particle damper (PD) have been used as effective passive vibration absorbers to suppress undesirable structural vibrations induced by dynamic loads such as earthquake and strong winds. In this paper, through an integrated use of the TLD and PD, a new damper system named the tuned liquid particle damper (TLPD) was developed. The dynamic characteristics of TLPD in terms of tuning conditions and transfer functions were investigated through a series of shaking table tests. Nonlinear behaviors of TLPD in the frequency domain were discussed, and a preliminary framework was applied in the design of a five‐story steel frame building model using shaking table tests. Testing results confirmed the workability of the preliminary design framework as the primary structure is subjected to earthquake loadings. Performances of different TLPD‐structure systems were summarized from these testing programs. One of observations is that the TLPD system worked as a modified TLD in this study. The testing programs provide proof‐of‐concept results for this proposed vibration absorber.     

巨型框架多功能减振结构脉动风振反应的线性最优半主动控制

根据线性最优主动控制的原则,提出了同时控制位移、速度和加速度的最优主动控制策略,导出了修正Riccati方程。由此利用磁流体阻尼器,对巨型框架多功能减振结构的脉动风振反应进行了半主动控制,表明该结构体系的半主动控制比被动控制能更显著地减小主、次框架的振动加速度,能更有效地降低主框架的振动位移。     

基于能量的非堆积型多颗粒阻尼器减振机理分析

为进一步研究非堆积型多颗粒阻尼器(NPPD)减振机理,从能量角度基于等效连体惯容质量模型(DIMEM)对NPPD依次进行物理参数对应减振机理分析及振动控制过程中能量变化规律分析。首先对DIMEM模型进行简介,重点陈述DIMEM模型的建立、DIMEM-单自由度结构运动微分方程及试验验证。在此基础上,定义周期耗能指标及周期动量交换指标,并据此进行物理参数影响机理分析。最后,基于DIMEM模型依次进行自由振动、共振简谐激励及地震作用下减振效果分析,并重点对系统运动过程中能量变化规律及耗能占比进行讨论。结果表明多颗粒阻尼器减振效果变化规律受耗能及动量交换综合影响,单纯依靠耗能机理较难对NPPD减振效果变化规律进行解释。振动控制过程中系统能量主要通过颗粒之间相互作用进行耗散。基于DIMEM模型的NPPD减振机理及减振效果分析对于进一步认识颗粒阻尼器及颗粒阻尼器优化具有重要研究意义。     

某高烈度地区建筑被动减震结构分析

结合工程实例,采用ETABS软件对设置非线性粘滞流体阻尼器的框架消能减震结构在多遇地震下的减震效果进行了分析,结果表明:减震结构在多遇地震作用下的振动反应有明显的降低,能够有效的消耗地震输入的能量,减震效果明显。     

采用粘滞流体阻尼器的工程结构减振设计研究

本文在对不同结构构造的粘滞流体阻尼器的耗能原理进行分析研究的基础上,研制了一种性能良好的阻尼器──双出杆型粘滞流体阻尼器(专利号ZL00219648.4)。试验研究表明,研制的流体阻尼器是一种无刚度的速度相关型阻尼器,阻尼器的阻尼力与活塞的运动速度近似呈线性关系。介绍了工程结构采用粘滞流体阻尼器的减振设计原理,对一栋框架结构建筑进行了减振计算。计算表明,流体阻尼器可有效地降低结构的振动反应,是一种性能良好的消能减振装置。