软钢阻尼器耗能减震结构的研究与应用综述

对软钢阻尼器消能减震结构进行了综述,包括国内外软钢阻尼器研究与应用状况,软钢阻尼器耗能减震结构体系的分析与设计方法及标准化发展,并提出了软钢阻尼器耗能减震技术有待进一步研究的若干问题。     

新疆某学校教学楼消能减震分析

软钢阻尼器利用了低屈服点钢材屈服后延性好、变形能力强的特点,通过滞回变形实现整体结构的消能减震。其作为一种研究较为成熟,性能优越且成本较低的阻尼产品,有着良好的应用前景。文中以新疆某学校教学楼中布置软钢阻尼器的消能减震设计为例,利用ETABS软件建立有限元分析模型。对比了非减震结构与减震结构的地震响应,并分别对不同程度地震作用下的减震结构进行时程分析。结果表明,地震发生时软钢阻尼器滞回环形状饱满,耗能能力强。设置软钢阻尼器的结构消能减震效果良好,结构的层间位移角均未超过抗震性能目标中规定的限值。     

高烈度地震区带软钢阻尼器的框架-核心筒结构抗震性能分析

减隔震技术是当前抗震研究的热点,其中,软钢阻尼器是结构被动控制中耗能减震装置的一种。软钢阻尼器在地震时,通过软钢发生塑性屈服滞回变形而耗散输入结构中的能量,从而达到减震的目的。由于构造简单,力学概念明确,技术性能可靠且易实现,软钢阻尼器已成为较多应用于高层建筑抗震的减震技术之一。本文利用NosaCAD有限元分析软件,对某高层建筑进行了非线性时程分析,并对该高层建筑应用软钢阻尼器进行设计,计算中用斜向阻尼器进行模拟。基于9度罕遇地震进行设计,通过分析结构的位移响应、损伤发展以及阻尼器的滞回曲线等性能指标,验证了软钢阻尼器对于高烈度地震区高层建筑减震的作用。     

某框架结构采用软钢阻尼器的减震效果分析

简要对比校安工程中的传统加固方法和新型耗能减震技术,指出位移型软钢阻尼器的使用情况、使用优点、耗能原理及其力学模型。结合某学校建筑的框架结构,利用三维空间有限元软件ETABS软件,对设置软钢阻尼器前后的框架结构,进行多遇地震下的反应谱分析和时程分析,以及罕遇地震下的时程分析,从层间位移角、顶部绝对位移和层间剪力三个性能指标分析软钢阻尼器的减震加固效果,并进行了简要分析。结果表明,软钢阻尼器耗能减震特性较好,能够明显降低结构的地震响应,认为软钢阻尼器的使用能够很好达到结构减震加固的目的。     

软钢阻尼器在建筑工程中的应用

本文主要介绍了软钢阻尼器在实际工程中的应用,基于软钢阻尼器的力学特性,对软钢阻尼器消能、减震性能的分析。并提出了软钢阻尼器耗能、减震技术有待进一步研究的相关问题。     

某医技楼消能减震设计及非线性分析

上海某医院医技综合楼项目为高层框架-剪力墙结构,采用了墙板式软钢位移型阻尼器的消能减震设计方案。为研究该方案的减震效果,利用ETABS、PKPM-SAUSAGE两种有限元软件对结构进行多遇地震和罕遇地震下的非线性时程分析,分析结果表明:PKPM、YJK等常规设计软件中等效支撑+附加阻尼比能够有效地模拟阻尼器的作用;通用有限元分析模型中非线性连接单元能有效地模拟阻尼器的作用;软钢位移型阻尼器在小震下开始屈服耗能并为结构提供附加阻尼比,采用规范法和能量法两种方法计算,计算结果表明,阻尼器能够为该高层框架-剪力墙结构提供1%的附加阻尼比;罕遇地震下,阻尼器充分耗能,且所有阻尼变形均不超过产品限值;采用消能减震方案后,结构抗震性能有了较大提高。     

软钢阻尼器的研究综述

简述了耗能减震原理,从不同的材料、不同的耗能机制、不同的构造介绍了阻尼器的类型。详细的分析了三种典型的软钢阻尼器:加劲阻尼器、圆环阻尼器、剪切钢板阻尼器,指出其具有构造简单、性能可靠、应用范围广的特性。     

软钢阻尼器在某高烈度区医院减震设计中的应用研究

以某高烈度区的医院住院楼结构工程为例,利用有限元软件SAP2000对使用软钢阻尼器的结构进行了消能减震的设计分析.从阻尼器提供的附加阻尼比、阻尼器出力与楼层剪力之比和层间位移角这3个指标对软钢阻尼器的耗能能力进行了分析.结果表明:多遇地震作用下,安装阻尼器楼层的阻尼器出力与楼层剪力之比均高于19％,软钢阻尼器可以分别为...     

剪切型软钢阻尼器对高烈度区框架结构的减震性能分析

剪切型软钢阻尼器可有效保护高烈度区的建筑结构,提高传统结构的性能。以某消能减震工程为背景,采用专业结构有限元软件SAP2000对该结构进行了小震作用弹性及大震作用下的弹塑性时程分析。对比传统抗震结构与消能减震结构的动力响应,计算分析结果表明,软钢阻尼器可大量吸收地震能量,同时阻尼器的滞回耗能稳定,并使结构在大震作用下的位移比降低至75%以下,达到预期的性能目标。     

对几种软钢阻尼器的研究

现今,建筑高度随时在刷新纪录,外形也越加标新立异,因此,更有效的消能减震方式成为人们共同的追求。本文介绍了一种新型抗震设计方法,即利用软钢阻尼器先于主体结构进入屈服状态来耗散能量,随后分析了几种不同形式的软钢阻尼器的构造和性能,最后提出一些在未来发展中有待探索的问题。     

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。     

Development of crawler steel damper for bridges

Dampers for bridges commonly require enormous capacity for strength and deformation; therefore, ordinary steel dampers have difficulties in satisfying the requirements. In this paper, a novel crawler steel damper has been developed and tested. The damper consists of two U-shaped steel energy dissipation plates and two connection plates, and the two U-shaped steel plates are bolted to the upper and lower connection plates. Energy is dissipated through the plastic deformation of energy dissipation plates. Equations to estimate the strength of the damper were derived based on equilibrium and compatibility equation and the virtual work principle. Four dampers were tested by using quasi-static cyclic loading schemes, and the thickness of the energy dissipation plates and the height of the dampers were adopted as test parameters. Finite element analyses were carried out to supplement the physical test results, and to improve the accuracy of equations for strength estimation. Major conclusions obtained in this study are as follows: (1) the performance of the damper is mainly controlled by the thickness and height of the energy dissipation plates. (2) Finite element analyses can simulate the mechanical behavior of the damper well. (3) Equations considering the steel isotropic hardening can estimate the strength of the damper with satisfactory accuracy.     

双曲型钢管叠层黏弹性阻尼器性能分析研究

提出一种双曲型钢管叠层黏弹性阻尼器,介绍构造、原理与特点。采用ABAQUS软件,建立钢管阻尼器、双曲型钢管阻尼器、钢管叠层黏弹性阻尼器和双曲型钢管叠层黏弹性阻尼器4种阻尼器有限元模型,从应力分布、力学性能进行模拟分析,结果表明：在钢管阻尼器内设置叠层黏弹性体可有效延缓钢管局部屈曲,充分发挥钢管耗能能力;双曲型钢管形式改善钢管阻尼器应力分布,使变形和耗能集中于阻尼器中部,避免阻尼器端部和连接处破坏;双曲型钢管叠层黏弹性阻尼器构造简单,传力和耗能机理明确,滞回曲线饱满对称,工作性能稳定,耗能能力强,等效阻尼比稳定在45%左右。     

Z型支撑分级屈服阻尼器抗震性能研究

为实现阻尼器分级耗能屈服,文章提出一种基于Q235钢材由内部Z型支撑及两侧开孔钢板组合形成分级屈服金属阻尼器。通过对3组不同肢高Z型支撑分级屈服阻尼器施加水平低周往复位移加载,进行试验与ABAQUS模拟抗震滞回性能分析,探究Z型支撑分级屈服阻尼器耗能状态及抗震性能,揭示该阻尼器的耗能机理与破坏模态。研究结果表明：阻尼器可实现分级屈服,随着肢高减小,Z型支撑分级屈服阻尼器能更有效提高主体结构抗震滞回性能。     

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.     

新型阻尼器凸轮式响应放大装置的#br# 作用机理与恢复力模型

针对现有阻尼器响应放大技术的不足，提出一种新型阻尼器凸轮式响应放大装置，介绍该装置的构造及作用机理，推导该装置的恢复力计算公式，给出理论恢复力模型以及位移、速度、力等响应放大的计算公式；推导串联黏滞阻尼器的凸轮式响应放大装置的恢复力计算公式，进行伪静力试验与理论公式的对比。结果表明：装置凸轮式往复运动的特点能够保证串联阻尼器的位移在各级地震作用下均不会失效；所具备的响应放大效应能够充分发挥阻尼器的耗能能力，可以通过组合使用小吨位阻尼器达到直接安装大吨位阻尼器相同的耗能效果，从而取得显著的经济效益，在建筑、桥梁等结构振动控制领域具有良好的研究和应用前景。     

带中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架拟动力试验

为解决较大跨度自复位钢框架结构层间位移角可能超限或耗能不足的关键问题,课题组前期提出将中间柱型阻尼器应用于装配式自复位钢框架。但是因门窗开洞等要求而不能在跨中处设置中间柱型阻尼器,从而提出了带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架,对其进行了拟动力试验,并与带单中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架的拟动力试验进行了对比,分析了其位移响应、滞回性能、中间柱摩擦阻尼器滑动、索力及典型部位应变变化等。结果表明,两榀框架震后短梁-长梁连接界面处残余转角和索力降低均较小,具有良好的开口闭合机制,耗能能力较优,能够有效避免主体结构的损伤,且带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架控制结构侧移效果更好,耗能性能更优,适用于较大跨度的多高层结构。     

Natural Rubber Bearing Incorporated with Steel Ring Damper (NRB-SRD)

The present paper is aimed to investigate the behavior of Natural Rubber Bearing incorporated with steel ring damper (NRB-SRD). These types of dampers are integrated of several steel rings which are considered with two configurations namely, continual steel ring damper and separate steel ring damper and are inserted between top and bottom plates. The performance characteristics of the system such as effective horizontal stiffness, energy dissipation, equivalent viscous damping and residual deformation are calculated and then compared with the results of high damping rubber bearings and also shape memory alloy (SMA)-lead core rubber bearing (SMA-LRB). The results show that the energy dissipation in steel rings are mainly based on plastic deformation due to flexural behavior of the rings. NRB-SRD shows better performance in energy dissipation comparing to SMA-LRB and HDRB. These additional dampers show higher stability and energy dissipation in low shear strains due to developing of link between structure and substructure having desirable initial stiffness under weak earthquakes and wind loads and also in higher shear strains due to creation of higher energy dissipation, stability and secondary stiffening.

     

大跨度钢结构楼盖的消能减振设计

文章介绍了某火车站高架候车大厅大跨度钢结构楼盖的消能减震设计.在楼盖指定钢梁的跨中安置TMD-粘滞流体阻尼器消能减振装置,消能减振装置包括TMD和粘滞阻尼器两部分,每个TMD由一个质量块和4个弹簧减振器组成,粘滞阻尼器选用无刚度的速度线性相关型阻尼器.分析计算表明,安装减振装置后,有效地削减了该楼盖的共振响应,所有工况...     

黏滞阻尼器有效刚度对结构的影响及其取值方法研究

目前,在进行消能减震结构分析时,通常忽略黏滞阻尼器的刚度,影响了结构受力与响应的准确性。为此,阐述黏滞阻尼器刚度特性及其对结构的影响,给出一种适用于时程分析的有效刚度迭代取值方法。对设置黏滞阻尼器消能减震模型、附加有效阻尼比等效模型和附加有效阻尼比与有效刚度等效模型的三组模型进行分析,研究黏滞阻尼器有效刚度对结构受力与响应的影响。结果表明:采用附加有效阻尼比与有效刚度等效模型分析得到的结构楼层剪力与层间位移角的变化趋势基本和采用消能减震模型分析的结果一致;采用附加有效阻尼比等效模型与采用消能减震模型分析的结果则相差较大;时程分析中采用提出的有效刚度迭代取值方法是可行的,建议黏滞阻尼器消能减震结构设计时考虑黏滞阻尼器有效刚度的影响。