基于耗能构件的大悬挑钢结构消能减震性能分析

以某大悬挑钢结构为实例进行分析,将屈曲约束支撑、黏滞阻尼器等两种减震装置引入结构减震之中,运用SAP2000有限元分析软件建立减震模型。通过弹塑性时程分析方法对大悬挑钢结构进行消能减震分析,对多遇及罕遇地震作用下两种减震装置在不同布置形式、不同布置位置时的减震效果进行对比分析和探讨。结果表明：通过布置屈曲约束支撑或黏滞阻尼器,可以有效减小大悬挑钢结构在地震作用下的最大层间位移角,其中屈曲约束支撑在罕遇地震下减震效果更好。黏滞阻尼器在多遇地震下减震效果更好;在多遇和罕遇地震作用下,两种减震装置均在V型布置时减震效果最优,单斜撑次之。减震装置布置在结构下部耗能能力最强。综合分析表明,黏滞阻尼器在V型布置时在多遇地震作用下即可实现耗能,为结构提供较大附加阻尼,减震效果最好。     

拟黏滞摩擦阻尼器滞回特性及支撑内力分析

从 Pall 型摩擦阻尼器四连杆机构的几何非线性变形特征出发,分析框架位移、支撑刚度、阻尼器摩擦力、阻尼器大小、支撑倾角、支撑屈曲力等对一种新型摩擦阻尼器——拟黏滞摩擦阻尼器的滞回特性及支撑受力特点的影响.分析结果表明拟黏滞摩擦阻尼器除了保留了 Pall 型摩擦阻尼器恢复力特性不受支撑屈曲力影响的优点外,支撑内力还比 Pall 型摩擦阻尼器明显降低,这将有利于提高框架柱的延性,减小框架柱在地震下的损伤.同时还拟合出可供设计人员使用的实用支撑最大内力计算公式.     

设置FVD的底部薄弱层结构振动台试验研究

根据新型粘弹性-摩擦阻尼器(FVD)的耗能特点和底部薄弱层结构动力特性,提出通过对底部薄弱层结构设置FVD,达到对底部薄弱层结构抗震加固的目的.为了验证该方法的抗震控制效果,设计制作了带有底层薄弱层的五层钢框架模型,在其底层薄弱层设置FVD支撑,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验.试验结果表明,FVD支撑能够有效地控制结构的地震反应.     

基于形状记忆合金的自复位摩擦耗能支撑滞回性能

针对基于形状记忆合金(SMA)的自复位摩擦耗能支撑,提出了简化分析模型,研究了其在往复荷载作用下的滞回性能.首先通过理论推导,得出了往复荷载作用下自复位摩擦耗能支撑的力-位移曲线,提出了简化的滞回模型,然后通过参数分析研究了各参数对其滞回性能的影响.结果表明:自复位摩擦耗能支撑在卸载后存在一定的残余位移,其大小仅与阻尼器元件摩擦力及SMA元件奥氏体弹性刚度有关;自复位摩擦耗能支撑的滞回性能可采用修正的FS(Flag-shaped)模型来描述;SMA元件屈服力及耗能参数对自复位摩擦耗能支撑的滞回性能影响较大,奥氏体弹性刚度及屈服后刚度系数影响较小;增加阻尼器元件的摩擦力,可显著增强自复位摩擦耗能支撑的耗能能力,但会产生残余位移.     

拟黏滞摩擦阻尼器滞回特性及支撑内力分析

从Pall型摩擦阻尼器四连杆机构的几何非线性变形特征出发，分析框架位移、支撑刚度、阻尼器摩擦力、阻尼器大小、支撑倾角、支撑屈曲力等对一种新型摩擦阻尼器——拟黏滞摩擦阻尼器的滞回特性及支撑受力特点的影响．分析结果表明拟黏滞摩擦阻尼器除了保留了Pall型摩擦阻尼器恢复力特性不受支撑屈曲力影响的优点外，支撑内力还比Pall型摩擦阻尼器明显降低，这将有利于提高框架柱的延性，减小框架柱在地震下的损伤．同时还拟合出可供设计人员使用的实用支撑最大内力计算公式．     

设置F-Ved建筑结构空间协同工作控制研究

根据粘弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自的特点，提出一种新型粘弹性－摩擦阻尼器（F－Ved）耗能装置，推导了粘弹性－摩擦阻尼器和人字型支撑的阻合层间单元刚度矩阵和控制力向量；并基于框架结构的空间特性，建立了设置（F－Ved）框架结构在考虑空间协同分析的基础上地震反应时程分析的控制方法，应用此方法，对设置F－Ved的钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震和多遇地震作用下的时程分析，并根据计算结果与其减震效果进行了分析讨论。     

短屈服段屈曲约束支撑钢框架抗震性能研究

屈曲约束支撑滞回性能优异,大量应用于中心支撑钢框架结构,可极大提高钢框架的抗震性能.但已有研究表明,当屈曲约束支撑钢框架遭遇罕遇地震时,结构产生较大的残余变形,导致震后更换支撑困难.为此提出了短屈服段屈曲约束支撑,并将其置于钢框架中进行动力时程分析.结果表明,短屈服段屈曲约束支撑钢框架的最大层间位移角较传统屈曲约束支撑钢框架最大降幅在10%左右,减小结构的残余层间位移角可达30%以上;在保证结构安全的同时,很大程度上提高了结构在震后的可修复性和遭遇二次地震时的可靠性,并且随着结构刚度的增加,额外的地震荷载几乎全由屈曲约束支撑承担,并不会给框架增加负担.     

T形芯板摩擦阻尼器在高层钢框架结构振动控制中的研究

在结构上附加耗能减震装置是结构被动控制的一种。T型摩擦阻尼器作为一种新型摩擦耗能装置,因其在结构中减震时受到的影响参数少,所以被广泛用来结构的减震隔震。本文通过对在高层钢框架结构中配置T形芯板摩擦阻尼器,在罕见地震作用下的动力分析,并应用SAP2000软件对比分析得到框架结构的位移、内力响应差异,验证了T形芯板摩擦型阻尼器在对高层钢框架结构具有很好的耗能减震效果。     

VFD阻尼器在加层结构应用振动台试验研究

根据新型粘弹性-摩擦阻尼器(Viscoelastic-friction damper,简称VFD)的耗能特点和加层结构动力特性,提出通过对加层结构设置VFD,达到对加层结构抗震加固的目的;设计制作了一个5层钢框架模型,在其顶层薄弱层设置VFD,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验。试验结果表明,VFD支撑能够有效地控制结构的地震反应。     

一种新型半主动摩擦阻尼器的耗能性能研究

文章针对被动摩擦阻尼器滞回曲线不饱满,对结构响应控制效果有待于进一步提高的特点提出了一种具有简单控制律的Off-On半主动摩擦阻尼器。阐明其工作机理,建立了半主动摩擦耗能减震结构的动力方程,通过时程分析计算讨论了一安装半主动摩擦阻尼器的结构在地震作用下的响应控制效果,并与无控结构和被动控制结构进行了对比分析。结果表明,本文所提出的Off-On半主动摩擦阻尼器能够大大减小地震作用对结构的破坏,在有效减小结构位移响应的同时,对层间剪力的控制效果也非常显著,滞回曲线非常饱满,耗能性能优良,对结构的控制效果优于传统的被动摩擦阻尼器。     

BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析

为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数,并对其抗震性能进行了分析.结果表明,框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能,满足结构抗震性能的要求.     

采用摩擦阻尼器的MSCS在地震作用下的控制性能研究

位移响应和加速度响应是结构振动控制的2个重要指标,为了更进一步控制巨-子型结构的振动响应,文章选用摩擦阻尼器,均匀布置于主子结构中,确定了采用摩擦阻尼器的巨-子型结构控制方案。建立了有限元模型,通过有限元分析软件SAP2000,对巨-子型有控结构进行了多遇地震作用下的弹性动力时程分析,研究了摩擦阻尼器控制方案的控制效果和控制特点,以及各层阻尼器的滞回特性。对比普通框架表明,结构控制方案合理可行,能有效控制结构振动响应。     

导管架式海洋平台Pall型摩擦阻尼控制研究

笔者考虑几何非线性,首次提出了适用于海洋平台结构的Pall型摩擦阻尼器的一种新型应用方式,对安装Pall型摩擦阻尼器的不同坡度的等腰梯形框架进行了有限元分析,采用ANSYS程序对该Pall型摩擦阻尼器的滞回特性和力学特性进行了详细的分析.分析结果表明安装Pall型摩擦阻尼器能有效减小动荷载作用下的最大位移,并且大大提高框架的耗能能力,证明了这种新型Pall型摩擦阻尼器与原Pall摩擦阻尼器具有同样的耗能能力.最后,将这种摩擦阻尼器放置在海洋平台结构中,分析了此种摩擦阻尼器在海洋平台结构中的减震效果.     

基于周期降低率的屈曲约束支撑设计方法研究

屈曲约束支撑是一种应用广泛且发展前景广阔的消能减震构件,但在结构设计中通常难以对屈曲约束支撑阻尼器在实际地震中附加有效阻尼比取值。文章针对这一问题提出了基于周期降低率的减震方案设计方法,基于此方法设计了某屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构,并采用有限元软件SAP2000对此结构进行多遇地震弹性和罕遇地震弹塑性时程分析。结果表明：使用屈曲约束支撑结构表现出良好的耗能能力,其抗震性能能够满足要求,并且在罕遇地震下层间位移角小于规范限值,具有一定安全储备;基于周期降低率的减震方案设计方法能够明显降低试算工作量,从而提高设计效率。所提出的设计方法和分析手段可为屈曲约束支撑消能减震设计及研究提供参考。     

多层摩擦耗能减震结构的减震分析

在钢筋混凝土结构的层间恢复力模型采用线性强化弹塑性模型的基础上．从多自由度的角度对摩擦耗能减震结构进行减震分析。(1)以结构位移为考查目标，通过计算分析了多层摩擦耗能减震结构在地震波作用下，支撑刚度、耗能装置起滑位移对结构减震效果的影响及规律。(2)给出支撑刚度和耗能装置起滑位移偏差对摩擦耗能框架在地震作用下的反应偏差的分析方法，根据分析结果可以得知摩擦耗能支撑参数偏差对此类摩擦耗能框架地震响应的影响显著程度。     

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。     

二重刚度屈曲约束支撑-框架结构抗震性能数值模拟

针对屈曲约束支撑内核屈服后刚度骤降的不足,提出二重刚度屈曲约束支撑,说明其构造、工作原理及恢复力模型,并给出其各工作阶段的恢复力表达式.采用Benchmark钢框架结构模型验证该新型支撑对结构的减震效果,通过动力时程分析得出:二重刚度屈曲约束支撑在罕遇地震下能有效抑制结构变形,且使得层间位移角分布更加均匀,耗能更加分散,可避免形成薄弱层.     

金属阻尼器的试验研究与应用

能量耗散是减少建筑结构或构件在地震中损伤和破坏的关键,应用金属阻尼器是耗散地震能量的重要手段之一。金属阻尼器主要是利用金属进入弹塑性屈服状态产生滞回进行耗能,具有造价低廉,耗能能力稳定的优点。在重点介绍目前几种被广泛应用的金属阻尼器的基础上,阐述了其工作原理、构造要求和工程应用情况。其中,对铅挤压阻尼进行了设计和制作,并对其进行了力学性能测试,测试结果显示：铅挤压阻尼器力-位移曲线接近矩形,符合“库伦摩擦”的特点;力-速度曲线接近双“ S”形,阻尼器耗能能力较强且性能稳定。最后,提出今后金属阻尼器的发展方向和需要进一步解决的问题。     

P-BRW体系整体结构模型抗震性能分析

柱贯通型梁端铰接钢框架屈曲约束钢板剪力墙(P-BRW)体系是一种新型抗震结构体系,其受力明确,构造简单,更适合工业化建造的要求。采用有限元分析软件对一幢15层的高层建筑整体结构模型进行了不同地震设防烈度罕遇地震作用下的抗震性能研究,分析其自振特性、楼层位移、层间位移角、塑性出铰机制等性能指标。结果表明:P-BRW体系整体结构可以最大程度的发挥屈曲约束钢板剪力墙的耗能能力;在8度(0.2g)及以下设防烈度罕遇地震作用下,铰接钢框架的梁柱均处于弹性阶段,屈曲约束钢板剪力墙体系屈服而不屈曲,满足"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设计原则;但在8度(0.3g)设防烈度罕遇地震作用下,底层柱端会形成塑性铰,不满足抗震设防要求。     

基于耗能减震结构耗能装置的优化设置的研究

在建筑物中设置耗能减震装置,已在抗震领域研究多年,而阻尼安装位置的优化确是摩擦阻尼器应用中面临的主要问题之一.相同数量的阻尼器,不同的布置位置,将会对主体结构的消能减震作用产生较大影响.对此,本文以某八层框架为例,通过ANSYS有限元软件对结构进行八度多遇及罕遇地震作用分析,得出了结构在无阻尼、循环优化法及遗传算法再优...