耗能型屈曲约束支撑在结构设计中的合理应用与参数控制

针对耗能型屈曲约束支撑（BRB）在结构设计中遇到的突出问题开展理论和案例研究,讨论并整理了耗能型BRB在结构方案选型时主要考虑的因素和技术参数,对BRB屈服荷载与轴向刚度的合理匹配以及屈服变形与支撑长度的合理匹配进行分析,定义了两组参数匹配系数,并分别建议了合适的取值区间。通过案例分析了BRB屈服耗能可能对结构整体指标产生的不利影响,提出应在设计中评估设防地震及罕遇地震作用下结构可能产生的性能突变,不宜同时考虑BRB调整结构刚度和耗能双重作用的发挥,建议限制BRB在超过设防烈度地震作用以后再进入耗能阶段。通过附加阻尼比计算式的推导和参数分析,明确了BRB耗能效果的基本规律特征：附加阻尼比大小受结构自身和BRB参数双重影响,BRB分担的楼层地震剪力比例是主要影响参数,且随着地震作用的增大附加阻尼比并非一直增大,而是对应某一地震作用水平具有最大值。分析了BRB多遇地震耗能与大震变形控制问题,给出不同结构体系中保证支撑罕遇地震作用下使用安全的变形要求,并提出采用改进型BRB构造形式的建议,以满足在多遇地震耗能的同时保证罕遇地震作用下使用安全的特殊需求。研究结论为耗能型屈曲约束支撑在工程中的合理、高效应用提供理论参考。     

钢筋混凝土结构的地震损伤控制设计

本文研究钢筋混凝土结构设置被动耗能减振装置的地震损伤分析和控制设计。首先,在国 内外有关地震损伤和耗能减振大量研究结果的基础上,提出了耗能减振结构地震损伤的分析方法 以及薄弱层地震损伤计算的实用方法;其次,基于我们在文献 ［５］中提出的钢筋混凝土结构地震损 伤的“三水准”性能目标,提出了地震损伤控制设计的方法;最后给出了设计例题,显示了本文所提 方法的可行性和有效性。     

大行程墙式铅剪切阻尼器试验研究和工程计算

目前,我国对建筑结构耗能设备的行程提出了更高的需求,大行程的减震耗能设备亟需研发。提出了一种适用于建筑结构的墙式铅剪切阻尼器并进行了试验,在此基础上,通过对实际结构进行有限元分析得到墙式大行程铅剪切阻尼器的实际减震效果。结果表明该种阻尼器具有较好的消能减震能力,能够在多遇及罕遇地震中多遇地震作用下提升建筑结构的耗能能力。     

钢筋混凝土压弯构件考虑阻尼耗能时的地震破坏模型研究

本文分析了钢筋混凝土结构在弹塑性地震反应过程中阻尼耗能的分布和特点。对国内外现有的几种结构地震破坏模型进行了深入的分析比较研究。在分析各种破坏模型优缺点的基础上,针对钢筋混凝土压弯构件提出了考虑了阻尼耗能影响时的地震破坏模型。     

单自由度体系非线性地震能量反应的计算

随着结构抗震理论的深入研究,目前对结构地震破坏比较一致的看法：基于最大位移反应首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则比较符合震害和试验实际.采用能量耗散来描述结构的塑性累积损伤,其形式简单、计算方便,又能够较好地反映地震动的强度、频谱特性,特别是强震持续时间对结构破坏的综合影响.建立了单自由度体系在地震作用下的能量反应公式,通过对结构地震反应能量的计算,综合考虑地震动三要素和结构自身动力特性,分析了地震总输入能受各种因素影响的变化规律及地震总输入能在滞回耗能和阻尼耗能之间分配受各因素影响的变化规律.     

含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构抗震性能研究

地震作用下,传统钢框筒结构难以实现强柱弱梁的设计理念,大震下柱端往往先于梁端出现塑性铰。针对这一问题提出了含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构,即在裙梁中设置可更换的剪切型耗能梁段,大震作用下结构利用剪切型耗能梁段良好的弹塑性变形能力进行耗能,其余构件仍处于弹性状态或部分发展塑性。设计了一组算例结构,包括传统钢框筒结构和含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构,采用SAP2000有限元分析软件对算例结构进行了弹性和弹塑性地震反应分析,对比了传统钢框筒结构和不同耗能梁段布置形式的含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构在多遇地震、罕遇地震和极罕遇地震作用下的抗震性能和破坏模式。结果表明:在裙梁中设置剪切型耗能梁段对结构整体刚度的影响较小,含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构改变了传统钢框筒结构的耗能机制,主要通过耗能梁段的剪切变形代替裙梁端部塑性铰耗能。罕遇地震作用下耗能梁段全部进入塑性耗能,震后仅需替换损伤严重的耗能梁段即可快速恢复结构的使用功能。极罕遇地震作用下,传统钢框筒结构达到极限状态,而含可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构的耗能梁段进一步发展塑性,其余构件保持弹性,结构具有足够的安全储备。     

带自复位耗能连梁的剪力墙结构的抗震性能

为了减小强地震作用下钢筋混凝土联肢剪力墙的连梁结构损伤,实现震后结构功能的快速恢复,提出了一种兼具自复位和耗能功能的新型自复位耗能连梁。新型自复位耗能连梁在跨中安装了由形状记忆合金绞线和粘弹性耗能单元并联而成的新型复合自复位阻尼器。以一榀10层双肢剪力墙结构为例,对连梁跨中分别安装该新型自复位阻尼器的联肢剪力墙、粘弹性阻尼器的联肢剪力墙和普通钢筋混凝土连梁的联肢剪力墙进行了动力时程分析,对比分析了不同阻尼器对联肢剪力墙结构的减震效果。结果表明:地震作用下,结构变形和耗能都集中在连梁阻尼器上,但新型自复位连梁阻尼器对结构地震响应的控制效果要优于粘弹性阻尼器,新型复合连梁阻尼器在地震过程中表现出较好的自复位及耗能能力。     

“类十字”双阶屈服屈曲约束支撑理论研究及数值分析

屈曲约束支撑是一种承载和耗能相结合的双功能抗震构件,被广泛应用于工程结构中。然而,传统屈曲约束支撑在多遇地震作用下处于弹性状态,不耗散地震能量,且不能够适应不同等级水平的地震作用。基于此,提出一种新型"类十字"双阶屈服屈曲约束支撑(DYBRB),其在小震下进入屈服耗散地震能量并为结构提供刚度,大震下耗能能力进一步提高。通过构造设计及工作原理,详细说明了DYBRB两阶段耗能的机理;通过理论分析建立了DYBRB的力学模型,给出了DYBRB支撑刚度、承载力、屈服位移的计算公式及其简化设计方法;并采用ABAQUS软件建立了DYBRB数值模型,模拟分析其抗震性能。研究结果表明:DYBRB具有更小的屈服位移和明显的分阶段耗能特征,滞回曲线饱满,能够在不同等级地震作用下为结构提供相应水平的耗能。     

钢混框剪高层结构地震能量分布及耗散研究

为了研究复杂建筑结构在地震作用下地震能量的分配与耗散机制,基于能量平衡原理和Perform 3D软件对钢筋混凝土框架 剪力墙高层结构模型进行了动力弹塑性能量时程分析,得到了框剪高层结构在罕遇地震作用下地震能量的输入、分布及耗散规律;考察了地震动特性对钢混框剪高层结构地震能量输入及分配的影响,确定了地震耗能占输入能的比例时程;分析了结构阻尼比和结构延性对框剪高层结构地震输入能、阻尼耗能和滞回耗能及其耗能比例的影响规律,确定了阻尼比对滞回耗能和延性比对阻尼耗能的交互影响;研究了框剪高层结构地震滞回耗能沿结构竖向分布和沿横向构件内部分配的规律,确定了竖向刚度分布对结构地震滞回耗能的影响;揭示了钢混框剪高层结构地震输入能量及其分布规律。所得结论可为基于能量平衡原理的抗震设计理论在复杂钢筋混凝土高层建筑结构实际工程中的运用提供参考。     

钢筋混凝土摩擦耗能支撑框架-核心筒结构内力分析

对某框架-核心筒结构实际工程在两个不同的部位加设耗能支撑,采用ETABS软件,计算钢筋混凝土摩擦耗能支撑框架-核心筒结构在地震作用下的内力,分析了耗能器在地震作用下能否启动耗能和其耗能效果。结果表明,在多遇地震下耗能器不启动,在罕遇地震下耗能器启动耗能,能够较好的改善结构的抗震性能。     

黏弹性阻尼器对框架结构抗震性能的影响分析

黏弹性阻尼器作为一种减震装置，能够较好地抵抗和减少建筑物受到的地震作用影响。基于Midas/GEN软件，选取三条普通地震波，对一栋5层混凝土框架结构模型进行非线性地震反应分析，提出了布置有黏弹性阻尼器的框架减震结构，分析其减震效果，通过分析不同位置的黏弹性阻尼器的耗能能力优化布置。结果表明：通过合理布置黏弹性阻尼器可以更好地实现框架结构耗能，降低结构地震响应，使结构的层间位移、层剪力以及层加速度都得到有效控制，并且在结构下部布置阻尼器，其耗能能力更优于布置在结构上部。     

某加层工程中屈曲约束支撑的工作性能分析

文章通过一加层工程实例,采用有限元软件MIDAS/Gen进行时程分析,对屈曲约束支撑在不同强度地震作用下的工作性能和耗能性能进行了分析。结果表明,屈曲约束支撑在加层结构中有良好的耗能性能,尤其在大震作用下,通过滞回变形消耗地震能量,保证结构安全与可靠。     

偏心支撑钢框架减震结构动力性能分析

为了研究粘滞阻尼器在钢结构中的减震性能,文中选取高层偏心支撑钢框架结构进行数值分析,通过ETABS有限元软件建立高层偏心支撑钢框架结构和高层VFD偏心支撑钢框架减震结构两种模型,对两种结构模型都进行模态分析和罕遇地震下非线性时程分析,对原结构额外进行多遇地震下反应谱分析和线性时程分析。研究结果表明,在结构外围加入VFD后,罕遇地震作用下,减震结构的层间位移角减小比较明显,VFD滞回曲线饱满,其耗能能力较强,阻尼器能有效减少地震传给结构的能量,使结构变得更加安全,但减震结构中阻尼器的耗能多少与耗能比例大小之间没有确切的联系,使得减震结构中阻尼器耗能较多和耗能比例较大的地震波,其波形图相对饱满。     

钢筋混凝土剪力墙构件双参数地震损伤模型研究

为了研究剪力墙的地震损伤,在分析现有结构地震损伤模型的基础上,基于理想弹塑性结构的恢复力模型,提出一种改进的双参数地震损伤模型。依据实验数据,采用该模型对钢筋混凝土剪力墙结构在低周反复荷载作用下的变形与累积滞回耗能进行分析,确定模型参数。对剪力墙结构损伤中最大变形引起的损伤和累积滞回耗能引起的损伤进行了比较,结果表明最大变形引起的损伤在结构损伤中所占比例较大,但累积滞回耗能引起的损伤不能忽略。     

澄江化石博物馆振动台试验及能量分析

将消能减震技术与基础隔震技术联合应用于澄江化石博物馆结构中,并对该高烈度区复杂钢结构进行了1/30比例模型的模拟振动台试验。研究了该结构的动力特性和地震响应等问题,分析了BRB,推导了能量方程,应用能量原理对该结构的地震输入能、隔震层耗能和上部结构耗能进行了分析,给出了其耗能分布关系。分析结果表明,隔震层耗能占地震输入能的90%左右,减震效果十分明显。     

澄江化石博物馆振动台试验及能量分析北大核心CSCD

将消能减震技术与基础隔震技术联合应用于澄江化石博物馆结构中,并对该高烈度区复杂钢结构进行了1/30比例模型的模拟振动台试验。研究了该结构的动力特性和地震响应等问题,分析了BRB,推导了能量方程,应用能量原理对该结构的地震输入能、隔震层耗能和上部结构耗能进行了分析,给出了其耗能分布关系。分析结果表明,隔震层耗能占地震输入能的90%左右,减震效果十分明显。     

摩擦耗能支撑高层立体车库结构抗震性能研究

为了有效控制罕遇地震作用下的结构响应,提出将摩擦耗能支撑(friction energy dissipation brace, FEDB)应用于高层立体车库结构。采用ANSYS建立了摩擦耗能支撑的精细化实体模型,分析了其在低周反复荷载作用下的滞回特性,并将其恢复力模型与弹塑性模型进行了对比。将摩擦耗能支撑布置于立体车库结构中,建立结构的整体有限元模型,对比分析了不同摩擦耗能支撑布置方案对结构动力响应的控制效果,得到了一种较优的布置方案。在此基础上,分析了控制效果随支撑刚度和阻尼器摩擦力的变化规律。结果表明:分析中可采用弹塑性模型对摩擦耗能支撑进行简化;罕遇地震作用下,在结构二层以上隔层布置摩擦耗能支撑对结构地震响应控制效果明显;支撑刚度大于70 kN/mm后对结构响应控制影响很小;阻尼器摩擦力在50 kN以下对结构响应控制有重要影响,并且沿结构高度方向变化设置阻尼器摩擦力可以改善位移响应控制效果。     

钢框架结构阻尼耗能的分析研究

文章通过钢框架结构中设置耗能阻尼支撑、阻尼器以及粘弹性阻尼墙,通过已有的有限元程序分析数据进行对比,得出每一种阻尼耗能的特点以及适用范围。分析得出,在钢框架中设置粘弹性墙,其主体结构的耗能能力增加最为明显;在钢框架中加入阻尼器,可以有效的改善钢框架对地震作用的响应值;钢框架通过设置构造简单的耗能阻尼支撑,其消耗地震能量的作用也较为明显,其中八字型耗能阻尼支撑的耗能能力优于V型和D型耗能阻尼支撑。     

摩擦耗能减震技术在结构抗震中应用的新方法

传统的抗震结构是通过增强结构自身的强度和刚度,来提高结构的抗震能力和减少结构在地震作用下的水平位移,结构通过自身的塑性变形和损伤来耗散地震能量。摩擦耗能减震结构通过在结构的特定部位安装摩擦阻尼器(摩擦阻尼器在大震作用下具有较大的耗能能力),增加了结构的耗能能力,从而使结构在地震作用下具     

广州市档案馆新馆档案库房耗能减震设计

广州市档案馆新馆档案库房采用钢筋混凝土框架+粘滞耗能支撑(局部无梁楼盖)结构,通过粘滞耗能支撑耗散地震输入结构的能量,降低结构的地震反应。文中引入基于性能的抗震设计方法,利用快速非线性时程分析手段进行结构分析,结果表明增设粘滞耗能支撑能较易满足高性能目标的要求,大幅提高结构的抗震安全储备。