以地面运动和阻尼特性为函数研究带有或不带粘滞型阻尼器的人字型支撑钢框架的抗震性能

根据地面运动强度和频率特性以及粘滞型阻尼器的参数,比较了具有或没有粘滞型阻尼器的人字型支撑的钢框架的抗震性能。对于单层和多层设有和没有粘滞型阻尼器的人字型支撑的钢框架,进行了包括小、中等、高强度各种频率特性的地面运动的非线性时间序列分析。以单层和多层带有粘滞型阻尼器的人字型支撑的钢框架的非线性时间序列分析为基础,研究了粘滞型阻尼器的减幅率和速度指数对框架的抗震性能的作用。研究结果显示,没有粘滞型阻尼器的人字型支撑的钢框架的抗震性能低,由于支撑失稳的影响,对频率和地面运动的强度敏感。而安装粘滞型阻尼器后,由于其维持了这种结构的弹性,极大提高了它的抗震性能。此外,小速率指数和大减幅比率的粘滞型阻尼器在提高带有人字型支撑的钢框架的抗震性能上更有效,然而,减幅比率大于50%的粘滞型阻尼器,在人字型支撑的钢框架的抗震性能上没有更多的改善。     

附加支撑-粘滞阻尼器体系的消能减震结构直接基于位移的抗震设计方法

目前附加粘滞阻尼器的消能减震结构基于性能的抗震设计方法一方面为了确保实现性能目标需要进行复杂的迭代计算,另一方面没有具体给出阻尼器相应支撑刚度的计算方法。为此,本文在直接基于位移的抗震设计方法基础上,根据附加粘滞阻尼器所提供的阻尼力、层间剪力与附加等效粘滞阻尼比之间的关系以及利用支撑-阻尼器串联结构体系可以视为截断频率与支撑刚度和阻尼器阻尼系数相关的一阶滤波器这一思路,提出了一种针对附加粘滞阻尼器结构直接基于位移进行抗震设计的设计方法,并且进一步通过非线性时程分析计算验证了该设计方法的可行性。     

某超高层结构的不同减震方案对比分析

以某超高层建筑为例,分别对仅设置屈曲约束支撑,仅设置粘滞阻尼器和同时设置BRB与粘滞阻尼器的三种消能减震结构体系进行了多遇地震和设防地震下的地震反应分析。结果表明:方案B比方案A和方案C更能有效地减小结构的楼层位移、层间位移角和楼层剪力;方案B的阻尼器消能明显大于方案A和方案C的阻尼器消能;粘滞阻尼器在多遇地震和设防地震作用下均具有饱满的滞回曲线,有效地消耗了地震能量。     

不同消能伸臂体系减震效果对比分析

超高层建筑结构常采用框架核心筒结构体系,利用外框架和核心筒之间的竖向变形差,在外框架和核心筒之间设置消能器,可形成消能伸臂体系。粘滞阻尼器、防屈曲支撑以及剪切耗能件均为性能稳定的消能器。为研究三种不同消能器构成的消能伸臂对高层建筑结构抗震性能的影响,结合实际工程案例对比分析了这三种体系的减震效果以及经济性。研究表明,三种消能器均能有效降低结构地震作用,其中粘滞阻尼器消能伸臂减震效果最佳,剪切阻尼器消能伸臂经济性最优,防屈曲支撑在减震效果和经济性方面具有较好的综合性能。     

粘滞阻尼器支撑墙受剪状态分析

针对某一具体工程,利用ABAQUS软件建立计算模型,模拟分析了粘滞阻尼器支撑墙的受力情况,分析了不同的粘滞阻尼器支撑墙水平和竖向分布钢筋配筋率、支撑墙暗柱配筋以及支撑墙墙体长高比等因素对粘滞阻尼器支撑墙受剪受力状态的影响。数值分析结果表明:粘滞阻尼器支撑墙墙体内配置钢筋可以显著的改善支撑墙受剪受力状态,但墙体水平、竖向分布钢筋配筋率和支撑墙暗柱配筋率大小对墙体的整体抗剪承载力影响不大,粘滞阻尼器支撑墙抗剪承载力基本保持不变;粘滞阻尼器支撑墙墙体长度的改变可以显著地改变墙体受力模式:长高比变长,墙体从受弯受力状态逐渐向受剪受力状态过渡,支撑墙的抗剪承载力得到提高。     

某综合办公楼采用粘滞阻尼器的消能减震设计

介绍了高烈度区某 1 2层综合办公楼采用粘滞阻尼器的消能减震设计。设计中 ,在结构原拟设剪力墙的位置设置单斜撑粘滞阻尼器消能支撑 ,所采用的粘滞阻尼器为具有自主知识产权的速度线性相关型粘滞阻尼器。时程分析结果表明 ,粘滞阻尼器可大量耗散地震动能量 ,有效降低结构在地震作用下的振动反应。     

同济大学教学科研综合楼耗能支撑布置分析

同济大学教学综合楼属于平面不规则和竖向刚度不规则的复杂高层结构,地震作用下结构呈现明显的扭转不规则特性,在结构布置上有很高的建筑、结构要求.传统的支撑体系布置思路如采用普通钢支撑、支撑连续布置等已不再是最佳的解决方案.为了寻求满足建筑与结构要求的合适柱间支撑体系布置方案,先对连续、不连续的普通钢支撑方案进行布置研究,指出各自存在的不足.为了弥补两种普通钢支撑存在的问题,探讨了粘滞阻尼器支撑和防屈曲支撑两种耗能减震支撑的应用.分析结果表明,通过耗能支撑的设置,可以改善由于追求建筑协调而采用的不连续钢支撑布置所导致的抗震和抗扭性能的不足,尤其是采用粘滞阻尼支撑,对结构具有最佳的抗震和抗扭效果.     

屈曲约束支撑和阻尼器在建筑结构中减震效果分析

分析了屈曲约束支撑加固技术、粘滞阻尼器加固技术、隔震层加固技术等不同的抗震加固技术,并探讨了这些加固技术在实际中的应用现状,最后结合工程实例和屈曲约束支撑与阻尼器实际应用效果,得出了采用屈曲约束支撑和阻尼器加固设计方案能够取得较好的抗震效果,方案具有较强的可行性。     

宽频振动问题的粘滞阻尼减振研究

本文主要研究复杂振动问题的粘滞阻尼消能控制技术.介绍了粘滞流体阻尼器的构造、原理和计算模型;研究了支撑刚度对阻尼器耗能作用的影响,提出阻尼器的支撑设计在满足规范强度、刚度要求基础上,还应考虑支撑与阻尼器作为组合元件的协同耗能作用,为工程设计提供重要参考.结合江苏省某化工厂房的随机冲击宽频振动问题,运用动力测试、信号处理和有限元技术,对粘滞流体阻尼减振结构进行计算分析.结果表明,附加粘滞流体阻尼器的消能控制技术具有显著的减振效果,成为解决复杂宽频振动问题的有效手段,为类似工程提供借鉴和参考.     

钢框架消能减震体系研究与工程应用

对上海地区的一幢7层钢结构办公楼采用普通支撑和消能减震支撑两种抗侧力体系,在7度地震作 用下的抗震性能进行对比分析。消能减震支撑由钢支撑、粘滞阻尼器和橡胶支座组成。计算结果表明当两种 抗侧力体系对位移控制效果接近的情况下,普通支撑体系增加了刚度,同时也增加结构的层间剪力、与支撑相 连柱的轴力,而消能支撑体系能有效减少这些结构内力,故比前者大大提高了主体结构的抗震性能。同时试 验也表明所选阻尼器性能良好。     

设置磁流变阻尼器的高层钢框架支撑体系的地震反应研究

磁流变(MR)阻尼器是一种性能十分优秀的减振装置,具有构造简单、调节驱动容易和反应迅速等优点,能有效减小工程结构的地震反应和风振反应,具有广阔的应用前景。本文研究了安装MR阻尼器的高层钢结构框架支撑体系的抗震性能。在介绍了MR阻尼器力学模型的基础上,推导了MR阻尼器-支撑框架系统的地震反应基本方程,并且采用了基于最优主动控制力的“开关-耗能”半主动控制策略对MR阻尼器实施控制。应用本文方法对一栋20层的高层钢结构进行了模拟计算,结果表明:安装了MR阻尼器的框架支撑体系的抗震性能明显优于纯框架支撑体系,是一种简单、方便和有效的减振系统。     

非线性粘滞阻尼器在框架结构抗震加固设计中的应用

本文介绍了非线性粘弹性阻尼器的性能特点及消能减震原理。并以实际抗震加固工程为例对粘滞阻尼器、屈曲约束支撑及传统加固方法的特点进行了对比,并对粘滞阻尼器的设计流程及方法进行了阐述和探讨。     

某裙房结构大跨度空间改造与减震设计

以某酒店裙房框架结构大跨度空间改造为研究对象,为保证大跨度空间改造后满足结构抗震要求,采用黏滞阻尼器和防屈曲支撑的混合减震控制方案对该裙房框架结构进行减震控制研究,分析了减震框架结构的动力响应和阻尼装置的耗能性能。研究结果表明:混合减震控制方法能有效提高裙房大跨度空间结构的抗震性能,多遇和罕遇地震作用下的减震效果分别达到27.51%和46.52%;黏滞阻尼器在多遇和罕遇地震作用下均发挥了良好的耗能性能;防屈曲支撑在多遇地震作用下作为钢支撑为结构提供刚度,但在罕遇地震作用下亦发挥了良好的耗能性能,表明所提减震控制方案可对结构同时附加刚度和阻尼。本文研究成果可为类似结构大跨度空间改造提供参考。     

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.     

粘滞流体阻尼器用于建筑结构的减震设计原理与方法

研究了粘滞流体阻尼器用于建筑结构消能减震设计的原理、分析方法。包括阻尼器的设置、消能支撑的型式、支撑钢杆的设计、抗震设防目标、消能减震建筑结构的特点。给出了消能减震结构的附加水平控制力、附加有效阻尼比、地震影响系数、阻尼矩阵的计算方法;介绍了振型分解反应谱法和直接动力时程分析法的设计计算要点。最后给出了采用粘滞流体阻尼器进行消能减震设计的实用设计步骤。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器的减震效果对比研究

以某钢筋混凝土框架结构工程实例为研究对象,选取与场地条件相匹配的地震动作为激励,在SAP2000程序中计算了该结构在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力反应,并在框架结构模型中分别设置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器。通过试算确定消能减震装置的参数,使得两种消能减震结构在多遇地震作用下的位移减震率均为40%。在此条件下,对比分析了结构的层间位移角、楼层加速度、基底剪力、柱轴力、塑性铰分布和各层阻尼器的工作状态。分析表明：在多遇地震作用下,屈曲约束支撑增大了结构的加速度响应,而黏滞阻尼器能够减小结构的加速度响应;在罕遇地震作用下,二者均能有效控制楼层的加速度响应,而屈曲约束支撑的位移减震效果更好,但黏滞阻尼器对框架柱内力的减少效果更为显著。     

消能减震支撑体系研究与在高烈度区的工程应用

对高烈度地震区某6层混凝土框架结构办公楼应用由钢支撑和液体粘滞阻尼器组成的消能减震阻尼器支撑体系进行了抗震分析。利用ETABS软件对其在设防烈度8度(0.3g)的地震作用下的地震反应进行了非线性时程分析。计算分析表明,该类消能减震阻尼器支撑有良好的消能减震效果,为类似工程提供了较好的参考。     

二重钢管防屈曲支撑的性能研究

设计了两种二重钢管防屈曲耗能支撑试件,对其进行了性能试验,研究了这两种防屈曲耗能支撑的受力过程和耗能机理、约束单元钢管与核心单元钢管之间的间隙对支撑性能的影响,对比分析了这两种类型防屈曲耗能支撑的能量耗散系数和等效粘滞阻尼比,用ABAQUS有限元软件对这两种防屈曲耗能支撑进行了数值模拟并和试验结果进行了对比分析。研究结果表明:二重钢管防屈曲耗能支撑滞回曲线饱满,对称性、规律性、稳定性好,耗能能力强。     

带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构抗震性能研究

为解决转换结构抗震性能差的问题,提出带耗能腋撑钢管混凝土柱-型钢混凝土梁新型转换结构形式。对一榀1∶4普通型钢混凝土框架转换结构和带耗能腋撑型钢混凝土框架转换结构进行拟静力试验。从试件破坏形态、荷载-位移曲线、塑性铰发展、应变发展和耗能能力等方面研究带耗能腋撑型钢混凝土转换结构的抗震性能。试验结果表明:耗能腋撑有效控制了节点区梁、柱端塑性铰的发展,使塑性铰向转换梁加腋处转移;腋撑附加轴力对转换梁下部纵筋应变影响较大,对钢管柱应变影响较小;带耗能腋撑型钢混凝土转换结构较普通型钢混凝土转换结构的梁端开裂荷载提高了60%、承载力提高了6.2%、延性系数提高了57.24%、等效黏滞系数提高了10.7%,表现出良好的耗能能力,提高了结构的抗震性能。     

液体黏滞阻尼器在盘古大观高层建筑上的抗震应用

盘古大观钢结构写字楼是毗邻2008奥运会主场馆的45层、高191m的超高层建筑,通过与美国John Martin公司配合,进行结构抗震、抗风分析。结合是否需要和怎样安置作为结构保护系统的黏滞阻尼器,进行设计和验算的反复迭代、全面计算和优化。按我国规范和超高限审查要求的大、中、小,水平和竖向地震作用下结构的全面地震反应进行研究,对越来越引起人们注意的结构附属结构的地震反应进行初步探讨。本工程使用了带刚度的黏滞阻尼器,采用穿越式安装支撑的方法。结果表明,液体黏滞阻尼器对该超高层建筑抗震具有系统、全面的改进作用。