基于应变能法的附加有效阻尼比时变计算方法研究

《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)及《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)给出的消能减震结构设计中附加有效阻尼比取值计算方法为包络计算方法,使得计算结果偏于保守,计算精度相对较低。针对以上问题,提出了基于应变能法的附加有效阻尼比时变计算方法(时变法),通过消能减震实际工程分析验证了该计算方法的合理性与精确性。结果表明,"时变法"计算所得附加有效阻尼比结果合理,更加吻合实际情况,具有更高精度。     

SAUSAGE软件减震结构附加阻尼比的应用

《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定,消能减震设计计算中,主体结构基本处于弹性工作阶段时可采用线性分析方法计算,按消能减震结构总阻尼比确定地震影响系数。其中,确定消能器的附加阻尼比是计算地震响应系数的关键。考虑到消能器附加阻尼比规范算法各项参数选取的困难,SAUSAGE软件给出了基于非线性时程分析结果的附加阻尼比规范算法,同时,也给出了基于能量的附加阻尼比算法。从实际工程出发,对比了这两种附加阻尼比计算方法的计算结果,并分析了差异原因;同时对比了两种附加阻尼比等效线性分析与非线性分析层间剪力的误差,结果表明,基于能量算法得出的附加阻尼比更符合实际;最后,探讨了地震波选取及附加阻尼比计算时刻对计算结果的影响,给出了一些工程应用的建议。     

BRB消能减震结构设计中附加有效阻尼比计算方法分析研究

依据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)提出的消能减震结构设计中附加有效阻尼比的确定方法,结合实际BRB消能减震结构,采用包络法、时变法及综合法三种取值方法,分别计算BRB的附加有效阻尼比,将计算所得附加有效阻尼比叠加回原结构,对叠加后结构进行弹塑性时程分析,对比其与BRB消能减震结构的响应。结果表明:包络法计算简捷、精度略低,计算结果较安全保守;时变法计算繁复、精度较高,较符合实际;综合法计算繁复程度和精度均介于包络法和时变法之间,此研究可为BRB消能减震结构计算附加有效阻尼比提供参考,亦可作为其他位移及速度型消能减震结构计算附加有效阻尼比的参考。     

多遇地震作用下消能减震结构附加阻尼比计算方法

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》规定,消能减震设计计算中,主体结构基本处于弹性工作阶段时可采用线性分析方法计算,按消能减震结构总阻尼比确定地震影响系数。其中,确定消能器的附加阻尼比是计算地震响应系数的关键。基于此,总结规范方法和减震系数法两种工程中用于消能减震结构附加阻尼比计算的方法,分析两种方法存在的计算困难。由此提出适宜于计算机编程计算的自由振动衰减法,并在2个实际工程中对比这3种方法计算附加阻尼比得到地震响应的准确性。结果表明,自由振动衰减法与规范方法附加阻尼比计算结果吻合,由该阻尼比按线性分析方法计算得到的地震响应与非线性时程分析计算结果误差不大,且计算方法简便,适于工程设计;而减震系数法计算结果偏于保守,将减震系数法用于消能减震结构的计算尚有待进一步研究。     

黏滞阻尼器消能减震结构在多遇地震下附加阻尼比计算方法对比研究

确定消能减震结构在多遇地震作用下阻尼器的等效附加阻尼比是消能减震结构设计的关键。较易于应用在工程实践的三种等效附加阻尼比计算方法分别为:规范反应谱法、规范时程法和时程能量比法。本文参考层模型概念给出了规范时程方法中阻尼器耗能和结构应变能的一种计算方法;讨论了能量等效的理论依据和基本假定;评述了三种方法的优缺点。为避免时程分析中地震动的离散性,本文时程分析采用了人工合成地震动。基于自主研发软件,使用上述三种方法计算了某实际消能减震结构的等效附加阻尼比,讨论了三种方法的差异。     

消能减震结构附加阻尼比相关问题讨论

讨论了消能减震结构附加阻尼比计算的两种基本方法,并对结构应变能计算的三种表达式进行分析,给出不同表达式的使用建议,在此基础上,通过一个算例对和附加阻尼比及减震效果相关的几个问题进行了比较分析。明确不同附加阻尼比计算方法在小震和大震下产生的具体差别程度;比较了局部楼层布置阻尼器时采用附加阻尼比的误差、高附加阻尼比对地震总输入能量的影响等。在给出附加阻尼比相关问题定量化规律特征的前提下,对消能减震结构设计与分析提出了合理化建议。     

基于减震控制目标的黏滞消能设计实用方法

提出了一种黏滞流体消能器减震设计的实用设计方法:即由设定的性能目标确定地震作用的降低程度,再确定原结构所需要的消能器附加有限阻尼比,再根据消能器耗散的能量与消能结构的总应变能两者的比值,估算出结构所需消能器的数量,最后进行消能器的优化设计。采用本文实用设计方法对一栋框架-剪力墙结构进行消能器布置。对该减震结构在多遇地震和罕遇地震作用下的减震效果分析表明,利用本文实用方法得到的消能器布置达到了预期减震效果。本文实用方法简便准确,是快速估算黏滞流体消能器数量和选择消能器优化参数的有效方法。     

设置黏滞阻尼器大跨度桥梁附加阻尼比的计算分析研究

阻尼问题是桥梁动力学计算中必须考虑的重要问题.与传统采用实测确定桥梁阻尼比的方法不同,通过对20座不同类型的附加黏滞阻尼器的大跨度桥梁进行时程分析,并利用应变能法和等效对比法来计算附加阻尼比.结果表明:桥梁的附加阻尼比不是定值,激励方式、桥梁类型、阻尼比的计算方法均对阻尼比有明显的影响,且基于应变能法得出的结果比等效对...     

墙式连接位移型消能器在框架结构中的优化研究

通过将规则框架结构连续化为均匀剪切悬臂梁,开展振型分解反应谱分析,推导在框架结构中均匀布置墙式连接位移型消能器的有效附加阻尼比的理论计算公式。根据该公式对框架结构中均匀布置的消能器进行参数优化研究,并扩展得到分段均匀布置时消能器的参数优化分析。研究表明:不同峰值加速度地震输入时消能器的有效附加阻尼比存在极大值,超过极值点时地震作用增大,有效附加阻尼比降低明显;当结构布置和设计地震工况确定时,消能器存在耗能效率最优的屈服承载力;消能器分段均匀布置时,可实现更优化的滞回耗能性能。非线性时程算例分析表明理论参数分析的结论合理。     

考虑平-扭耦联效应的消能减震结构振动反应分析

为深入探讨消能减震结构在发生平-扭耦联变形时的振动反应分析方法,对消能减震结构中消能装置附加阻尼比的计算理论和计算方法进行了对比分析,并建立了可以考虑平-扭耦联效应的消能装置附加阻尼比计算方法,即改进变形能比法,并深入研究了消能减震结构发生平-扭耦联变形的动力时程分析方法,如振型叠加法、状态空间解法和直接积分法。选取2个偏心结构对建立的计算模型和相关结论进行了验证分析,数值计算结果表明:改进变形能比法求解的消能减震装置附加阻尼比与精确解(复模态理论)结果相接近,3种动力分析方法在求解消能减震结构发生平-扭耦联变形时均具有较高精度,可用于此类工程抗震设计与分析。     

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。     

新型黏滞阻尼墙在某框架-剪力墙结构中的应用

介绍了新型黏滞阻尼墙(VFW)的性能和减震原理,以及附加阻尼比的一种实用计算方法。分别计算了原结构模型、设置VFW的消能器模型以及调整阻尼比的模型三者的地震响应,通过对比设置VFW的模型与调整阻尼比的模型的计算结果,研究消能器为结构提供的附加阻尼比。由分析可知,消能器耗能显著,计算结果满足减震目标要求,消能减震设计方案能够有效改善结构性能,对控制结构层间位移角、减小地震作用具有明显作用。     

某门诊大楼改建工程基于消能减震技术的加固设计

某已有建筑为工作车间,现改造为门诊大楼。对加固改造的整体结构方案进行了综合比较分析,最终采用了基于剪切型金属消能器的消能减震加固改造方案,采用反应谱分析和小震弹性时程分析两种方法分别计算并复核了小震下的附加阻尼比和附加刚度,根据减震计算结果进行了主体结构设计。对该方案进行了罕遇地震作用下的弹塑性分析,对加固后的结构在大震下的抗震性能进行了评估,同时根据罕遇震下消能器的出力和消能子结构的内力,确定了消能器的设计位移并进行了消能子结构的设计。消能器的连接形式及节点设计均根据主体结构加固方案做了针对性优化。     

用随机减量法计算消能减震结构附加阻尼比

在消能减震设计中,附加阻尼比直接影响到地震影响系数的大小,也是评价消能减震方案的重要宏观指标。针对现有的由结构响应计算附加阻尼比的方法存在计算繁琐且不够准确等不足,将随机减量法运用在消能结构阻尼比的计算中,即从结构的地震响应信号中提取自由振动衰减信号,从而很方便地利用对数衰减法确定消能结构的阻尼比。算例结果表明,该法可以近似地分析减震结构耗能随振动强度和时间的变化。最后采用工程实例介绍消能减震结构的分析以及阻尼比的计算方法,并通过其来评价两种消能方案,从而为消能减震结构设计提供参考。由随机减量法计算得到的阻尼比作为一个重要评价指标可以在今后的设计中应用。     

附加金属消能支撑减震结构阻尼比算法探讨

金属消能器因其构造简单、性能稳定、造价低廉等特点而被广泛应用在结构抗震中。目前,抗震规范中关于金属消能器耗能效果的评估尚不完善,不同计算方法得到的附加阻尼比数值差别较大。结合日本相关研究成果,论证了按照稳态响应理论计算容易高估金属消能器的耗能效果,并结合一个工程案例,阐述了适用于金属类消能器的附加阻尼比计算方法,对后续工程具有一定的借鉴意义。     

基于粘滞阻尼器对框剪结构的消能减震分析——以海南某框剪项目设计为例

简要介绍粘滞阻尼器的运用和参数设置,以及附加阻尼比计算过程和抗震分析。本文通过海南某学校框架实验楼,分析了支撑式截面选取方法和粘滞阻尼器的布置方法,并运用ETABS软件对装有粘滞阻尼器的结构进行时程分析,对比基于规范下的附加阻尼比与能量比值法计算的附加阻尼比,分析粘滞阻尼器对框架结构的附加阻尼比取值。结果表明:装有粘滞阻尼器的模型在8度区0.3g小震作用下,消能构件对于结构的附加阻尼比计算值应取小于规范法的能量比值法计算的附加阻尼比,以供类似工程参考。     

基于时程分析方法的黏滞阻尼减震结构附加阻尼比计算研究

附设黏滞阻尼器后结构的附加阻尼比是进行减震结构设计的关键。基于目前计算附加阻尼比时应用得十分广泛的时程分析方法进行研究,首先从基本理论出发,分析基于特征向量法的快速非线性分析（FNA）方法、Ritz向量法的FNA方法、直接积分方法以及与3种计算方法对应的能量比法在附加阻尼比计算时所面临的主要问题及重要参数设置;然后通过一单自由度体系的振动台试验测试结果与各种计算方法的数值模拟结果进行对比分析,得到较为适合的附加阻尼比计算方法;最后将研究成果应用于实际工程结构,进一步验证所推荐方法和参数设置的正确合理性。研究旨在为今后广大一线减震设计工程师计算较为真实的附加阻尼比提供重要参考。     

附加黏滞阻尼器的RC框架振动台试验研究

利用振动台试验,对附加黏滞型阻尼器的RC框架进行附加阻尼比研究。共设计模拟小震到大震的11个工况,每组工况包括白噪声扫频、2个天然波和1个人工波激励,利用结构振动过程中的加速度响应数据进行动力参数识别,得到随工况进展、损伤累计的结构自振频率、阻尼比与振型等动力特征;同时,利用无阻尼器的对比框架振动试验得到纯框架部分的阻尼比,近似计算得到附加阻尼比的识别值;最后,利用应变能法与强行解耦法以及振动时程数据、识别得到的结构模态参数,对附加阻尼比进行计算。计算结果与识别值的对比发现,在层间位移较大的情况下,应变能法计算结果偏大,而强行解耦法结果偏小。     

消能减震建筑结构的附加有效阻尼比估计

为估计一栋实际消能减震建筑结构在地震作用下的附加有效阻尼比,提出了一种基于有限元模型修正技术的阻尼比估计和验证方法。考虑到结构初始有限元模型存在较大模型误差,采用基于结构振动模态参数的直接模型更新方法修正初始有限元模型,其中,对于实测振型不完整问题,利用振型扩阶方法补充完整振型。基于模态应变能概念,利用整体结构模态参数识别值,推导了油阻尼器支撑系统附加给结构的有效阻尼比和有效频率的计算公式,并估计了主体结构的频率和阻尼比。以一组实际地震动监测数据为例,采用建议方法估计有效阻尼比和有效频率,通过对比修正模型的预测响应与实际监测数据,验证了建议方法的有效性。     

消能减震加固技术在既有建筑改造工程中的应用

既有建筑为原北京市商标厂印刷车间,改造后功能为小学校教学楼,采用黏滞阻尼器进行消能减震加固。对与消能减震部件相连的构件进行加固,其他部位仅需要少量加固即可满足抗震性能要求,减少了对结构构件的直接加固的工作量。采用SAP2000软件对结构进行小震下FNA(快速非线性)时程分析,为校核计算附加阻尼比的准确性,对比了一周能量比法和模态耗能比法的计算结果。采用SUASAGE软件对结构进行大震弹塑性时程分析,验算加固后结构抗震性能,并对子结构进行设计。分析结果表明,设置黏滞阻尼器对既有建筑进行消能减震加固改造,黏滞阻尼器耗能作用明显,避免了大范围的结构构件加固工作;应采用不同计算方法复核,保证附加阻尼比计算的准确性。