现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现“强节点弱构件”的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保“强节点弱构件”破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器（SLVD）保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明：普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到“耗能腋撑”作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构“强节点弱构件”抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。     

阻尼器在消能减震结构中的应用

介绍了在建筑结构中常用的两种阻尼器（液体粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器）的消能减震,利用时程分析法介绍了阻尼器在消能减震结构中的计算.包括这两种阻尼器的工作计算模型和工程应用实例。     

消能减震框架结构减震控制

针对高层消能减震框架结构的减震控制问题,根据工程经验以及不同的抗震思想,提出了顺序添加控制、最大层间位移控制和滞回耗能控制三种减震控制方法,并运用PERFORM-3D有限元软件对各种减震控制效应进行了弹塑性能量响应分析.结果表明,三种减震控制方法均可有效地将地震响应缩减到一定的范围内,实现了结构的震动控制;滞回耗能控制方法优于最大层间位移控制方法,而最大层间位移控制方法又优于顺序添加法;在结构横向及纵向空间较为复杂的情况下,采取滞回耗能控制方法更为科学合理.     

新型消能伸臂体系的抗震性能

将某60层超高层建筑简化为带两道伸臂的分析模型,基于将抗震性能影响的赘余伸臂设计成消能伸臂的理念,提出了粘滞阻尼器型与防屈曲支撑型两种新型消能伸臂体系,对其在地震波作用下的层间位移角、楼层加速度和能量响应进行分析.结果表明:新型消能伸臂体系对层间位移角和楼层加速度均有较好的减震效果;防屈曲支撑型对减少层间位移角响应更为有效,而粘滞阻尼器型则对楼层加速度的减震效果略优.两种新型消能体系均能减少地震输入能和充分发挥阻尼器耗能,从而有效减少结构动能和应变能,其中尤以防屈曲支撑型为优.因此,在工程实践中优先推荐使用防屈曲支撑型,对舒适度要求特别高的可选用粘滞阻尼器型.     

消能减震建筑结构的计算分析

运用非线性规划中的复形法，对消能支撑框架结构中消能支撑的参数进行了优化，编制了适用性较好的计算机程序，并以一个6层钢筋混凝土框架作为算全,给出了在不同层间位移角限值下的优化结果。     

被动消能减震结构的抗风动力可靠度

利用虚拟激励法和Davenport脉动风速谱模型获得了具有非比例阻尼特征的消能减震结构在风荷载动力作用下的结构随机响应功率谱,利用首次跨越理论分析了消能减震结构在风荷载作用下的动力可靠度,算例表明消能装置可以提高结构的抗风可靠度,尤其在强风作用时效果更为明显.     

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。     

消能支撑框架减震结构的动力时程分析

框架减震结构具有调谐质量减震、基础隔震和阻尼耗能减震等多种减震方式。本文采用消能支撑构成框架减震结构。首先建立了框架减震结构的结构动力模型得出减震结构运动方程,然后运用有限元分析软件ANSYS进行地震反应的线性时程分析,比较框架消能结构和框架抗震结构响应,结果表明,消能减震结构方案有明显的减震效果。     

不规则消能减震结构的地震反应分析

本文运用有限元软件SAP2000,对不规则高层RC框架结构进行地震反应分析,分别计算原结构和布置粘弹性阻尼器的消能减展结构的自振周期、总位移、层间位移等,并进行对比分析。计算表明,消能减震结构在地震作用下总位移明显小于原结构的总位移,总位移降幅在50%-60%,层间剪力降幅在20%左右,从而达到明显的消能减震效果。     

新型结构抗震原理—减震和隔震

本文阐述了减震和隔震在结构抗震中的一般原理与传统的消极抗震方法相比之下的优点以及隔震结构设计的一般原则．     

对冲消能率几个影响因素的分析

本文通过量纲分析和试验研究,初步探讨了圆塔泄流两水股对冲消能率η与水股碰距ι,平面夹角θ,坎口挑角α以及坎口水流佛氏数F,之间的关系。本文还对四水股相互碰撞的情况进行了初步研究。这对解决工程实际问题有重要意义。     

铅盘阻尼器耗能减震的性能研究

本文基于结构被动控制的理论基础上,研制了铅盘阻尼器,阐述铅盘阻尼器的构造和材料组成.通过ABAQUS分析铅盘阻尼器的滞回曲线及其耗能性能,对比不同盘叠加数、盘间距,使其滞回曲线越近饱和,达到最佳耗能减震效果.     

岩石变形破坏过程中的能量传递和耗散研究

岩石变形破坏的过程是和外界产生能量交换的过程.从理论上分析了用能量方法研究岩石破坏问题的合理性,以及岩石在变形过程中弹性能、塑性能、表面能、辐射能、动能之间相互转化的过程、计算原理、以及对岩石破坏所起的不同作用.并分别从宏观和微观的角度研究了在不同的变形阶段中岩石能量耗散与释放问题.在宏观上,岩石变形前期以弹性应变能的方式存储外界提供的能量,同时又通过损伤演化等向外界耗散能量;变形的后期以剧烈的能量释放为主.微观上,存在多种引起岩石应变硬化和应变软化的机制,岩石存储能量还是向外界释放能量取决于这些微观机制竞争的最后结果,基于此推导了岩石变形中能量的传递方程,用试验研究了能量的转化和平衡,以及耗散能和释放能之间的比例关系.结果表明能量耗散导致岩石强度的降低,而能量释放是造成岩石灾变破坏的真正原因.从能量耗散与释放的观点研究岩石的破坏,可以从本质上把握岩石变形和破坏的物理机理,寻找岩石破坏的真正原因,为实际工程提供参考.     

表中孔水舌空中碰撞消能试验研究

通过模型试验，研究了碰撞角和流量比与碰撞消能效果的关系，提出射流碰撞的主要作用在于分散水流，在确定流量比是不必拘泥于流量比等于1的传统思路，采用小股射流碰撞大股主射流，同样能起到分散水流的作用，改善下泄水流进入水垫塘时的入流条件，从而提高碰撞消能效果，试验表明，在碰撞角较大时，中表孔流量经达到0．2时即可使水舌充分散裂。     

水流衔接与消能的试验研究

对景德镇电厂排水电站水流的三种形式的衔接消能方式进行比较试验，通过对试验结果的分析和研究，推荐方案３为选择方案。     

台阶式溢洪道消能方式的发展与研究

论述了台阶式溢洪道的流态、掺气和消能等研究成果及现状,指出了其存在问题和发展趋势。     

通口水电站冲沙底孔廊道压力和消能问题的试验

通口水电站是以发电为主,采用混合开发方式的综合性水利枢纽工程,坝高73.5 m。本文结合水工模型试验成果,论述了通口电站冲沙底孔的过流能力和流量系数,研究了冲沙底孔体型布置对廊道压力、消能防冲及电站尾水等的影响,提出了改善冲沙底孔廊道压力和改善消能防冲条件的工程措施,该研究成果已被设计采用。     

新型耗能器的减震数值分析

提出了一种新型铅组合耗能器,这种耗能器可用于梁端塑性铰的耗能减震。通过对安装这种耗能器的框架减震耗能效果进行分析,发现该耗能器能有效增加结构的阻尼比,减震效果明显。建立了铅组合阻尼器的计算模型,分析表明,铅阻尼器能有效减小结构的地震反应,提高了建筑物的抗震性能,是一种高效的耗能器。     

结构中地震能量的集中与耗散

本文提出利用刚度的调整将输入结构中的地震能量转移集中于结构不太重要的部位进行耗散。并利用线性随机振动分析和非线性逐步积分的方法对结构的能量分布进行了详细的分析。求出了刚度最优调整值。数值模拟结果表明此方法是非常有效的。     

不对等射流空中碰撞扩散消能研究

本文在总结挑流碰撞消能已有研究成果的基础上,提出射流空中碰撞消能的主要作用在于分散水流,用小股射流碰撞大股主射流,可以使主射流充分分散,达到消能目的。通过模型试验,分析了不对等射流的水力特性,研究了满足消能需要的最小流量比,从而提出了不对等射流空中碰撞消能的新思路,并为创造这一新的消能方式打下了初步基础。