设置粘弹性阻尼器钢结构高层建筑抗震抗风设计的实用方法

本文提出了设置粘弹性阻尼器的钢结构高层建筑抗震抗风设计的实用方法。文中在导出了设置粘弹性阻尼器高层钢结构的有效阻尼比计算公式的基础上，建立了设置粘弹性阻尼器结构抗震设计反应谱的调整公式和抗风设计风振系数、脉动增大系数的调整公式。从而使设置粘弹性阻尼器钢结构高层建筑的抗震抗风设计可在我国《高层民阻建筑钢结构设计与施工》规程的基础上进行。应用本文方法对设置粘弹性阻尼器的５０层全钢缔构超高层建筑──首都规划大厦主楼的抗震抗风设计的结果表明：粘弹性阻尼器是一种十分有效的减振耗能构件，它有效地减小了结构构件的地震设计内力和结构横风向的风振加速度。对于设置粘弹性阻尼器的高层钢结构，本文提出的抗震抗风设计方法是一种对结构工程师应用十分方便的实用设计方法。     

剪切型铅阻尼器在高层钢结构中的应用

剪切型铅阻尼器是一种滞回性能稳定、构造简单、受环境影响较小的耗能减震装置,近年来逐渐得到工程界的认可和推广。在非线性有限元分析软件Midas/Gen中建立一实尺寸高层钢结构建筑物数值分析模型,分别采用纯框架结构、框架-支撑结构、剪切型铅阻尼器-框架结构3种不同方案,模拟其在多遇地震和罕遇地震作用下抗震行为并进行比较,探讨了支撑、剪切型铅阻尼器对于钢结构建筑抗震性能的不同影响,分析了剪切型铅阻尼器的布设方式及注意事项,验证了剪切型铅阻尼器的优良性能。     

粘弹性阻尼器对新型巨型框架减振结构抗震性能的影响

本文阐述了粘弹性阻尼器的计算模型,对设置粘弹性阻尼器的钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构的抗震性能进行了初步分析,研究结果表明,设置粘弹性阻尼器能够显著降低钢筋混凝土巨型框架多功能减振结构的地震反应,同时可以防止结构产生地震碰撞破坏。     

软钢阻尼器对高层钢结构的减震作用

基于软钢阻尼器的力学特性,对使用软钢阻尼器的20层高层钢结构进行地震反应分析;研究不同烈度的场地地震波作用下,软钢阻尼器对高层钢结构的耗能减振控制效果。分析结果表明,阻尼器对不同场地、不同烈度、不同地震波下的高层钢结构的地震反应均有不同程度的控制效果。     

天津国贸中心A座公寓楼舒适度设计北大核心CSCD

天津国际贸易中心A座公寓楼高235m,采用钢框架-支撑核心筒体系,是一座补强重建、纯钢结构的超高层公寓楼。依据天津小白楼地区风洞试验数据,采用ETABS软件,对在避难层加设套索式安装的液体粘滞阻尼器的结构进行舒适度计算及分析,并对阻尼器的参数、安装位置和数量等内容进行优化,从而实现结构的安全性与舒适性。该方法不仅替代了在传统结构中逐层或隔层均匀布置斜撑或人字撑阻尼器的方法,也替代了抗风减振常用的TMD系统,有效减小了A座公寓楼在脉动风压作用下的楼层加速度,满足高钢规对超高层公寓楼舒适度的有关规定;设置阻尼器后,结构在地震作用下表现出较好的抗震性能,一定程度上提高了结构的抗震耗能能力。     

采用磁流变阻尼器对斜拉桥的半主动模糊控制

介绍了利用磁流变(MR)阻尼器的一种半主动模糊控制方法来增强斜拉桥的抗震性能。传统的半主动控制方法需要一个主要控制器去决定需要的控制力,而且需要一个次控制器通过比较需求控制力和真实的阻尼力来调节MR阻尼器的输入电压。但本文介绍的方法,采用模糊逻辑代替了主次控制器。由于模糊逻辑根据MR阻尼器的反应直接决定其输入电压,因此它提供了一个简单的设计程序,并且可以很容易地在真实结构上实施。利用对地震作用下的斜拉桥的基准控制可以评估此方法的控制性能。模拟结果表明,这种半主动控制方法可以有效地减轻斜拉桥的地震响应,并且成功地提高MR阻尼器系统的性能。     

双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系的抗震性能分析

为了提高结构的抗震性能,提出了一种双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系,即在摇摆桁架和钢框架连接处安装黏滞阻尼器,并在桁架底部设置自复位支撑(SCED).建立了该系统的数值模型,并与摇摆桁架-钢框架对比分析,以研究其在地震下的抗震性能.结果表明:黏滞阻尼器在地震作用下充分发挥耗能能力,自复位支撑在地震作用下的残余应变基本为...     

跃层铰接钢框架支撑体系在某装配式住宅中的应用研究

针对装配式钢结构高层住宅的特点,提出了一种新结构体系——跃层铰接钢框架支撑体系。该结构体系基于中心支撑框架,框架梁每隔一至两层刚接一层,在保证结构的抗侧刚度和稳定性前提下,梁柱节点尽可能多的采用铰接形式。为了解新型结构体系的性能特点,以某装配式高层钢结构住宅项目为算例,与普通钢框架支撑体系结构进行结构布置、连接节点、抗震性能和经济性对比分析。研究表明采用该体系的钢结构住宅不仅抗震性能良好,还具有简化节点构造、减少现场焊接工作量、节约建设成本等优点,值得大力推广应用。     

矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系静力弹塑性分析

矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系延性较好,具有较大的抗侧刚度,可应用于高层建筑。沧州福康家园项目是全国第一个应用异形柱技术的高层钢结构住宅小区,其中18层住宅全部采用矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系,最大建筑高度达53.2 m,异形柱技术应用到此高度尚属首次,该结构在罕遇地震下的抗震性能值得关注和研究。采用有限元分析软件对该结构进行静力弹塑性分析,结果表明该结构具有良好的延性,在较大位移变形下可以保持一定的承载能力。在合理设计下,该结构体系破坏机制合理,可以实现支撑先发生屈服、梁后发生屈服、柱子基本不屈服的合理破坏机制,可应用于高达50 m左右的高层钢结构住宅。该体系抗震性能好,土地利用率高、建筑效果好、应用前景广阔。     

高烈度区火电厂钢结构主厂房选型研究

结合抗震设防烈度为9度的某火电厂房钢结构主厂房的结构选型,采用振型反应谱分解法和静力弹塑性分析方法对框架-中心支撑方案和框架-偏心支撑方案进行抗震性能和结构延性的比较研究,并进一步对其经济性进行了对比。结果表明:9度区钢结构主厂房框架-偏心支撑体系具有更优越的抗震性能和经济性。     

自锚式悬索桥磁流变阻尼器减震控制研究

为了减小自锚式悬索桥的地震响应,基于桥梁结构地震动力方程及磁流变阻尼器力学模型,建立桥梁结构—磁流变阻尼器减震系统并将其程序化,对某主跨350 m的独塔自锚式悬索桥进行减震控制研究,讨论了磁流变阻尼器输入电流、数目及安装位置对减震效果的影响。研究结果表明:采用磁流变阻尼器能够有效地减小自锚式悬索桥的纵向地震响应;随安装在塔梁之间顺桥向的磁流变阻尼器输入电流的增大及数目的增加,塔顶和主梁的纵向位移逐渐减小,结构的内力响应也得到有效控制;将全部磁流变阻尼器安装在塔梁之间顺桥向时减震效果最佳。     

粘滞流体阻尼器用于建筑结构的减震设计原理与方法

研究了粘滞流体阻尼器用于建筑结构消能减震设计的原理、分析方法。包括阻尼器的设置、消能支撑的型式、支撑钢杆的设计、抗震设防目标、消能减震建筑结构的特点。给出了消能减震结构的附加水平控制力、附加有效阻尼比、地震影响系数、阻尼矩阵的计算方法;介绍了振型分解反应谱法和直接动力时程分析法的设计计算要点。最后给出了采用粘滞流体阻尼器进行消能减震设计的实用设计步骤。     

大平台多塔楼新型隔震体系的智能磁流变控制

本文将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,研究了这种新型隔震体系的抗震性能,并将磁流变(MR)阻尼器设置于隔震层,探讨了这种新型隔震体系智能磁流变控制的减震效果.文中以北京通惠家园某典型小区为研究对象,建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性.本研究中MR阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,其主控制器采用H2/LQG方法来设计.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以有效地减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.采用MR阻尼器与这种新型隔震体系相结合可以进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.     

双阶屈服屈曲约束支撑框架小震参数分析

为了弥补常规屈曲约束支撑在多遇地震作用下处于弹性状态,不能发挥消能减震作用的不足,提出了一种将金属套管阻尼器与屈曲约束支撑组合形成的双阶屈服屈曲约束支撑,经试验验证其具有良好、稳定的小震及中大震下的滞回特性。在小震作用下,金属套管阻尼器屈服消能,屈曲约束芯板保持弹性承载。借助有限元软件ETABS建立了一系列双阶屈服屈曲约束支撑框架模型,通过改变支撑与框架刚度比、阻尼器与芯板的轴向刚度关系以及套管阻尼器的屈服比例,对各模型进行小震作用下的动力弹塑性分析,将各模型基底剪力和最大层间位移角与相应的常规屈曲约束支撑框架的分析结果进行对比。结果表明:双阶屈服屈曲约束支撑与支撑芯板的轴向弹性刚度比取2左右,阻尼器屈服比例取0.3左右时,可取得较好的减震效果; 双阶屈服屈曲约束支撑的参数取值改变,对降低结构地震响应的影响趋势不因支撑与框架刚度比不同而改变; 当支撑刚度贡献较大时,相较常规屈曲约束支撑,双阶屈服屈曲约束支撑的设置能降低结构的层间位移角,若要同时降低基底剪力,阻尼器屈服比例不宜高于0.3。     

Comprehensive nonlinear seismic performance assessment of MR damper controlled systems using virtual real‐time hybrid simulation

Magnetorheological (MR) dampers have gained significant attention in seismic mitigation of structural systems due to their distinguished characteristics such as inherent stability and minimum power requirements. Their performance in control of nonlinear structural response, however, has not been widely investigated. This paper provides comprehensive nonlinear seismic performance assessment of a three‐story benchmark structure equipped with a large‐scale MR damper using virtual real‐time hybrid simulation to efficiently capture the nonlinear behavior of the damper. The framework is first verified by means of available experimental results of an actual RTHS on the same structural system. A set of 12 earthquake ground motions, each one scaled to have 12 different intensities are then utilized to perform nonlinear dynamic analyses. An energy‐based adaptive passive‐on control strategy is proposed, and its performance is compared with passive‐on, passive‐off, and uncontrolled response of the structure in terms of interstory drifts shown by fragility curves, residual drifts, MR damper control force, and the ability to maintain a uniform interstory drift along the height of the structure.     

Dynamic experimental and numerical study of double beam–column joints in modern traditional‐style steel buildings with viscous damper

Modern traditional‐style steel (MTS) structure is an innovative architecture structure that is widely used in China. This paper explores the possibility of using viscous damper, which can be conveniently installed between beam and column, to replace “sparrow brace” at beam–column joints to improve its seismic capability. Three 1/2.6 scaled MTS double beam–column joints, one without viscous damper and two with viscous damper, were fabricated and tested under dynamic cyclic loading. The results indicated that the primary failure modes were cracking of base metal and local bucking at the beam ends. The hysteretic curve of specimens with viscous dampers was more plump than the common specimen without viscous dampers, indicating better energy dissipation capacity. The displacement ductility ratio was about 1.79–1.96, indicating the viscous damper has little effect on the ductility, whereas in plastic stage, the energy dissipation of specimens and viscous damper increased rapidly, indicating great energy dissipating function of viscous damper. Meanwhile, the results also proved that finite element analysis may stimulate and predict the mechanical behavior of MTS double beam joints with viscous dampers.     

某裙房结构大跨度空间改造与减震设计

以某酒店裙房框架结构大跨度空间改造为研究对象,为保证大跨度空间改造后满足结构抗震要求,采用黏滞阻尼器和防屈曲支撑的混合减震控制方案对该裙房框架结构进行减震控制研究,分析了减震框架结构的动力响应和阻尼装置的耗能性能。研究结果表明:混合减震控制方法能有效提高裙房大跨度空间结构的抗震性能,多遇和罕遇地震作用下的减震效果分别达到27.51%和46.52%;黏滞阻尼器在多遇和罕遇地震作用下均发挥了良好的耗能性能;防屈曲支撑在多遇地震作用下作为钢支撑为结构提供刚度,但在罕遇地震作用下亦发挥了良好的耗能性能,表明所提减震控制方案可对结构同时附加刚度和阻尼。本文研究成果可为类似结构大跨度空间改造提供参考。     

MR阻尼器对斜拉索被动控制的研究

由于斜拉索引入MR阻尼器后构成的系统具有非线性, 无法采用求解特征值的方法来评价MR阻尼器对斜拉索的减振效果。本文以全索全时段振动响应的均方根(RMS) 作为评价指标, 研究了MR阻尼器的最优型号与阻尼器安装位置、施加的电压、斜拉索基频(张力、索长、质量)、激励荷载(类型、频率、大小) 等各种因素的关系, 并与最优粘性油阻尼器进行了比较。最优的MR阻尼器被动控制效果与最优粘性油阻尼器被动控制效果相当; 制振频域比粘性油阻尼器宽广, 更能适应外界荷载多变的情况; 电压失效时也能提供较大的系统等效阻尼比。     

MR智能基础隔震结构抗震性能分析

研究MR智能基础隔震结构的抗震性能。首先,建立该混合控制结构的数学模型,其中应用双线型恢复模型描述橡胶垫隔震层的弹塑性特性,运用自适应神经网络模糊系统(ANFS)计算MR阻尼器的控制力。在SIMULINK环境下对控制结构进行仿真动力分析。并对具体结构进行地震作用下的时程反应分析,仿真分析表明:自适应神经网络模糊系统可以有效地应用到结构控制中,并证实了MR基础隔震结构是一种性能优异的智能控制系统。