浅议摩擦阻尼减震技术的研究应用

近年来,基于性能设计的结构减震技术发展迅速。试验及理论分析表明,采用安装摩擦阻尼器的耗能支撑来保护结构,可耗散大量地震能量,减震效果好。本文主要介绍了摩擦耗能器的发展历史、工作原理、国内外的试验研究情况,同时介绍了在工程中的典型应用。     

耗能减震结构设计方法及应用研究

耗能减震结构发展至今,正在逐步走向成熟,其中,在结构中加入能量耗散器,控制能量耗散结构的地震响应,是一种有效、安全、可靠、经济减震的方法。因此,通过介绍耗能减震结构的设计原理,以及归纳总结近年来开发和应用的耗能减震装置,阐述耗能减震的理论及方法,综述分析了耗能减震技术在国内外工程结构中的应用情况,为类似工程提供借鉴。     

摩擦阻尼器在建筑结构减震应用的现状研究

从能量的角度出发,介绍了几种减小结构振动的方法和一般情况下结构减震的做法,并简要说明了摩擦阻尼器的耗能原理。在阅读了大量文献的基础上,介绍了最初的摩擦阻尼器的构造形式和国内外专家学者对摩擦阻尼器研究历程。从设计出发点、结构组成、耗能原理、试验结果、模拟分析等方面介绍了几种新型摩擦阻尼器,对现有摩擦耗能器不足之处、进一步需要解决的问题提出了一些个人观点。     

影响摩擦耗能器性能的因素分析

摩擦耗能器是一种构造简单、制作方便的耗能减震装置。通过对影响摩擦耗能器性能的因素和规律进行分析研究,提出了设计建议,有关结论可供设计摩擦耗能器时参考。     

Pall摩擦耗能减震器减震性能研究

针对结构减震技术迅速发展的现状,介绍了Pall摩擦耗能减震器的应用情况,就Pall摩擦耗能减震器的基本构造及减震性能进行了分析,结果表明：采用安装Pall摩擦减震装置的耗能支撑末保护结构,可耗散大量地震能量,减震效果好。     

高层建筑耗能减震新体系概念与实现

本文在分析几种高层建筑结构体系抗震性能不足的基础上,给合当今耗能减震技术的发展,提出了高位转换耗能减震结构体系、带耗能减震层高层结构体系、巨型框架-耗能减震结构体系和天连耗能减震结构体系等几种高层建筑耗能减震结构新体系,并总结了这些耗能减震结构新体系的初步分析研究结果。研究结果表明:这几种新体系能明显改善结构的抗震性能,与传统抗震结构相比具有很好的优越性。最后,提出了这些新体系在实际工程中应用应解决的一些问题。     

基于能量分析的抗震设计与工程应用研究

基于工程实例进行了结构大震弹塑性时程分析,并对地震输入结构的总能量、结构构件滞回耗能、阻尼器耗能以及系统阻尼耗能进行分析。三个工程实例为无减震设计的某超高层建筑、采用防屈曲支撑设计的某大跨钢结构和采用粘滞阻尼器减震设计的某复杂连体结构。该研究方法不同于以往研究仅针对单自由度或简单多自由度系统的理论分析。分析结果表明,地震输入结构的总能量受地震波特性影响非常显著,要合理估计总输入能量是困难的,但各部分耗散能量占总输入能量的比值具有稳定性。     

耗能减震结构基于能量和位移的抗震设计方法研究

在现有研究成果基础上提出一种新的基于能量和位移的耗能减震结构抗震设计方法,该法综合考虑了能量和位移指标,无需将结构进行简化,能准确地计算出耗能器的数量和布置位置,减少了迭代计算过程。采用ABAQUS有限元软件对安装位移相关型耗能器的某14层钢框架结构进行基于重要性能目标的抗震设计,结果表明本文方法能较好地满足预期的性能...     

基于摩擦耗能减震的结构控制研究与应用

总结了国内外摩擦耗能减震技术研究的历史，重点介绍了摩擦耗能减震技术研究的现状和工程应用最新进展，探讨今后的发展方向，并提出了值得进一步研究的若干问题。     

基于附加刚度屈曲约束支撑减震设计方法

本文主要对带耗能型屈曲约束支撑结构的设计方法进行研究分析,推导了带该种耗能器结构基于刚度需求的设计方法。该方法通过建立非减震结构及减震结构的单自由度体系,基于目标位移推导结构在目标变形下的附加弹性刚度需求,该方法须首先求得非减震结构在相应地震作用下的位移反应,计算结构各楼层的层间刚度,通过反应谱理论,推导相应刚度需求的计算式。     

压电摩擦阻尼器动态响应时间研究

摩擦阻尼器因其良好的耗能能力而在工程结构中广泛的应用。压电陶瓷驱动器具有电致变形能力,尽管变形位移很小,但若是其变形被约束后,在电场的作用下则能产生很大的驱动力。本文利用两组PZT驱动器分别与摩擦阻尼器组合制成PZT智能摩擦阻尼器,测试该两组驱动器的响应能力以及PZT摩擦阻尼器的响应时间。     

Structural passive control on electromagnetic friction energy dissipation device

A study on the dynamic response of five-storey steel frame equipped with a novel electromagnetic friction damper (EFD) device is presented. Extensive testing was carried out for assessing the performance for energy dissipation. The EFD device can provide a controlling force that can vary continuously, with rapid response and recognizing reverse and thereby overcome the drawbacks of the conventional energy dissipation devices whose force models are invariable. Finite element analysis was also used to evaluate the seismic behavior of the steel frame with EFD device. The application of the new EFD presents a feasible alternative to the conventional ductility-based earthquake-resistant design for both new construction and upgrading existing structures.     

木质变摩擦阻尼器滞回性能的试验研究与理论分析

基于对摩擦阻尼器材料及构造的改进,研制了一种木质变摩擦阻尼器。对9个不同参数的木质变摩擦阻尼器试件进行了低周反复荷载试验,研究了阻尼器的滞回性能,分析了摩擦块的坡度、螺栓预紧力等因素对阻尼器耗能性能的影响。根据木质变摩擦阻尼器的构造特点及工作原理,建立了其力学分析模型,确定了适用于该摩擦阻尼器的滞回规则和相应的滞回模型,并利用试验数据对滞回模型进行了验证。研究结果表明：木质变摩擦阻尼器的输出力在大变形时显著提升,滞回曲线较为饱满,具有分阶段耗能的特点,表现出稳定且良好的耗能性能;木质变摩擦阻尼器的耗能能力与木质摩擦块坡度和螺栓预紧力呈正相关。建立的滞回模型能较准确地反映木质变摩擦阻尼器的工作性能,理论与试验滞回曲线吻合较好。     

形状记忆合金-摩擦复合阻尼器力学性能研究

提出一种新型形状记忆合金（shape memory alloy,简称SMA）-摩擦复合阻尼器。该阻尼器由超弹性SMA单元和高耗能摩擦单元串联而成,通过控制摩擦单元的摩擦力大于SMA单元的最大输出力,可实现自动调节耗能单元工作状态的功能,即：较小荷载作用下,仅SMA单元工作,消耗能量少,具有自复位功能;较大荷载作用下,SMA单元和摩擦单元依次工作,消耗大量能量,具有一定的变形回复能力。对阻尼器进行拉压循环力学试验,研究了位移幅值、加载频率和扭矩对其输出力-位移曲线以及摩擦力、割线刚度、单位循环耗能量、等效阻尼比、残余位移等力学参数的影响。将基于Graesser本构模型基础上的SMA单元力学模型和摩擦单元的理想刚塑性模型串联,建立了阻尼器的力学模型;数值模拟结果与试验结果吻合较好,证明了该力学模型的正确性。     

结构振动控制的新方法

首先对结构振动控制进行了分类,然后提出了耗能减震技术的新发展以及摩擦耗能减振技术的研究现状,最后列举实例进行了现有摩擦阻尼器的应用分析,得出摩擦阻尼器在实际结构中的应用势在必行的结论。     

摩擦阻尼器支撑刚度对结构耗能特征的影响

根据双板型摩擦阻尼器的结构特点,分析了该摩擦阻尼器的工作特性,建立了使用该摩擦阻尼器的结构动力方程,并从实际结构各层摩擦阻尼器的支撑刚度出发,计算讨论了由摩擦阻尼器支撑刚度与结构层间刚度关系的不同导致的摩擦阻尼器耗能特性的差异,由此得出摩擦阻尼器的支撑刚度与结构层间刚度之间的关系对结构响应的影响,探讨了摩擦阻尼器支撑刚度与结构层间刚度之间的关系对实际结构各层摩擦阻尼器滞回特性和地震时程响应的影响,提出如何改变摩擦阻尼器的支撑刚度以使各层摩擦阻尼器耗能特性最佳的解决方案。     

泡沫铝/聚氨酯复合材料摩擦阻尼器性能试验研究

基于泡沫铝/聚氨酯复合材料（aluminum foam/polyurethane,简称AF/PU）是一种同时具有铝材料的摩擦性能和聚氨酯的黏弹性的复合材料,由此研制出一种能够发挥黏弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自耗能特点的泡沫铝/聚氨酯复合材料摩擦阻尼器（AF/PU摩擦阻尼器）,并对该阻尼器进行位移幅值、频率等相关性的性能试验和疲劳性能试验。以最大输出力、刚度和阻尼比为指标,研究该阻尼器的性能规律,采用修正的Bouc-Wen计算模型模拟其滞回曲线,并对比模拟结果和试验结果。研究结果表明：AF/PU摩擦阻尼器的滞回曲线饱满,具有较高且稳定的阻尼比。该阻尼器的力学性能随位移幅值和循环次数的增加而呈现分阶段性,但是加载频率的影响却较小,该阻尼器是一种典型位移幅值相关的变刚度摩擦阻尼器。修正的Bouc-Wen模型的模拟结果与试验结果二者吻合良好。     

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。     

自复位单向摩擦阻尼器梁桥数值#br# 模拟及混合试验

传统梁桥在地震作用下,支座容易产生较大的残余变形。针对这一问题提出将传统梁桥支座替换为聚四氟乙烯滑板支座,并在主梁和盖梁之间安装自复位单向摩擦阻尼器,形成自复位单向摩擦阻尼器梁桥。首先,将有预加力的自复位单向摩擦阻尼器等效为一个无预加力的阻尼器单元和一个无耗能能力的双线性弹簧单元组成的并联体系,采用OpenSees模拟其本构关系。进一步,以一4跨自复位单向摩擦阻尼器连续梁桥为对象,对其进行地震动记录输入下的动力分析,同时,将桥梁1#墩的阻尼器和支座作为试验子结构,其他部分作为数值子结构进行混合试验,考察地震作用下的桥梁位移和内力响应。数值分析和混合试验的结果对比表明：文章对阻尼器的等效处理是合理的且自复位单向摩擦阻尼器梁桥具有良好的隔震和自复位能力。     

Smart damper using sliding friction of aramid brake lining and self-centering of rubber springs

The purpose of this study is to develop a smart damper with flag-shaped behavior by using the sliding friction of aramid brake lining and the restoring capacity of pre-compressed rubber springs. For this purpose, the friction force of aramid brake lining pressed by bolts was used along with polyurethane rubbers, each with a length of 80 mm, a diameter of 95 mm, and a circular hole of 37 mm. In the experiments, loading frequency and torque force were considered. The loading frequency varied from 0.1 to 2.0 Hz, and frictional force was controlled by variable bolt torque force. The tests were conducted to demonstrate that the clamping force by the bolts could provide normal force to frictional material. The friction force by the aramid brake lining sliding was tested, followed by the pre-compressed rubber springs' behavior. Afterward, a damper combining the two components was tested to verify flag-shaped behavior by using a dynamic actuator, and the damping ratios were evaluated from the hysteretic curves. The behavior of the damper closely matched flag-shaped behavior, resulting in self-centering and energy dissipation capacity.