位移型阻尼器减震结构体系的等效刚度

位移型阻尼器是目前减震结构设计中的常见产品,具有性能稳定耗能效果好等优点,近年来得到了广泛的应用。基于阻尼器先于结构屈服耗能的期望,系统地研究了阻尼器屈服主结构不屈服和阻尼器主结构均屈服两个阶段下减震体系的等效刚度问题。并从力学恢复力模型出发,结合等效刚度的概念,推导了两个阶段下减震体系等效刚度的计算方法。为位移型阻尼器在减震分析中各阶段的等效刚度的计算方法提供参考。     

多层摩擦耗能减震结构的减震分析

在钢筋混凝土结构的层间恢复力模型采用线性强化弹塑性模型的基础上．从多自由度的角度对摩擦耗能减震结构进行减震分析。(1)以结构位移为考查目标，通过计算分析了多层摩擦耗能减震结构在地震波作用下，支撑刚度、耗能装置起滑位移对结构减震效果的影响及规律。(2)给出支撑刚度和耗能装置起滑位移偏差对摩擦耗能框架在地震作用下的反应偏差的分析方法，根据分析结果可以得知摩擦耗能支撑参数偏差对此类摩擦耗能框架地震响应的影响显著程度。     

基于位移和等价刚度的建筑结构减震控制设计

基于金属屈服型阻尼器和以双线性滞回模型表示的主体结构侧向变形骨架曲线,提出了一种用于结构减震控制的直接基于位移的弹塑性设计方法。建立了单自由度减震系统稳态响应下的等价阻尼比和等价刚度的计算式,推导了平均阻尼比的显式表达式,并将平均阻尼比作为地震作用下减震结构滞回耗能的等价阻尼比。考虑阻尼器不仅向结构系统提供附加阻尼还提供附加刚度,提出了减震结构在目标位移下的等价刚度与层剪力成比例的分配条件,以实现目标位移下结构刚度的分布优化。为考虑高阶振型的影响,提出对基于1阶振型的设计结果的修正方法。采用层剪切模型,对28种具有不同弹性刚度、2次刚度比和屈服位移角分布形式的结构进行减震设计,对非控制结构和控制结构实施了共计336种工况的弹塑性时程分析。结果表明,控制结构的层间位移角较好地控制在目标位移角以内,且各层位移角均匀分布,基本达到预期的变形目标。同时,控制结构的残余变形角更小,离散程度也更小。所提方法可有效地应用于结构的减震控制设计。     

基于性能的屈曲约束支撑与黏滞阻尼器组合减震结构设计方法

基于结构自振周期及阻尼比变化对结构地震作用的影响规律,推导屈曲约束支撑(BRB)与黏滞阻尼器(VD)组合减震结构单自由度体系位移降低率及地震剪力降低率计算公式,绘制组合减震结构在目标位移降低率及目标剪力降低率下的减震性能曲线,提出基于性能的组合消能减震设计方法,采用工程算例验证该设计方法的有效性,并提出组合减震设计方法在多自由度体系中的简化应用模式。结果表明:当目标位移降低率及目标剪力降低率确定时,结构存在唯一减震性能点,合理设计下,组合减震结构可同时取得较好的位移及地震剪力减震控制效果,用该设计方法得到的算例结构实现了设定的减震目标,质量和刚度沿高度均匀分布的多自由度体系组合减震设计可采用该基于一阶振型的简化应用方法。     

耗能减震结构基于能量和位移的抗震设计方法研究

在现有研究成果基础上提出一种新的基于能量和位移的耗能减震结构抗震设计方法,该法综合考虑了能量和位移指标,无需将结构进行简化,能准确地计算出耗能器的数量和布置位置,减少了迭代计算过程。采用ABAQUS有限元软件对安装位移相关型耗能器的某14层钢框架结构进行基于重要性能目标的抗震设计,结果表明本文方法能较好地满足预期的性能...     

被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法研究

结合我国抗震设计规范,提出被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法。在该方法中,结构的性能水平用层间位移角限值予以量化,以简化方法计算速度相关型阻尼器的等效阻尼比。该法首先对经过初步设计的建筑结构进行推覆分析以评估其抗震性能,然后依据性能目标要求选择阻尼器的参数和数量,并对设置阻尼器的结构再次进行推覆分析以检验层间位移角是否满足性能目标要求。通过算例,介绍用该方法对钢筋混凝土规则框架进行消能减震设计的设计过程。实例分析表明,提出的被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法是可行的,并且与非线性动力分析得出的平均结果吻合较好。     

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。     

加强层与减震层的地震反应对比分析

通过建立三个分别为框架—核心筒、带加强层框架-核心筒及带粘滞阻尼器框架-核心筒的模型,运用ETABS软件对三者进行了反应谱和时程分析。研究结果表明:加强层结构是通过加强层来增加结构的整体刚度,增大了结构地震反应,粘滞耗能减震层结构是通过粘滞阻尼器的滞回效应来耗散输入结构的主要地震能量,减小结构地震反应;耗能减震层结构比加强层结构能更有效地控制结构的位移及内力的地震反应。     

新型Zn-22Al合金阻尼器的减震性能分析

根据Zn-22Al合金板平面内受力可提高初始刚度,通过改变合金板平面几何形状来提高屈服耗能能力的思想,提出一种可通过同时产生弯曲变形和剪切变形来实现耗能的新型Zn-22Al合金阻尼器,并利用有限元软件ANSYS对其进行数值模拟分析,计算结果表明这种阻尼器初始刚度较大,滞回曲线饱满、耗能效果好。在此基础上,对安装与未安装该种阻尼器的钢框架结构进行多遇和罕遇地震作用下的动力有限元模拟计算,从位移反应、加速度反应、层间位移角、柱底剪力4个方面对上述2种框架结构的计算结果进行比较分析,结果表明该阻尼器对结构具有明显的减震效果,是一种有效的耗能减震装置。     

耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法研究

为解决钢结构在建筑中存在震动幅度大,影响抗震效果问题,开展耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法研究。在明确钢结构抗震设计必要性的基础上,通过确定耗能减震钢结构抗震性能水准、钢结构抗震能力量化、构建耗能减震结构模型、金属耗能器及其在结构中的安装等,提出一种全新的抗震设计方法。通过对比分析证明,新的抗震设计方法能够缩小钢结构位移反应量,从而达到提升抗震效果的目的。     

宁夏卫海财富大厦消能减震设计

宁夏卫海财富大厦设计之初面临扭转严重、多遇地震下结构层间位移角超标等问题。采用同时安装屈曲支撑、普通支撑和黏滞阻尼器的组合应用消能减震方案,并进行反应谱计算和弹性及弹塑性时程计算。计算表明,多遇地震时通过发挥支撑的刚度调整功能和黏滞阻尼器的耗能功能,较好地解决了前述问题;罕遇地震时同时发挥屈曲支撑和黏滞阻尼器的耗能功能,较好地保护了主体结构,实现了设计目的。该方案及其设计实现过程,对框剪结构消能减震设计具有一定的借鉴意义。     

位移放大型扇形阻尼器在预制装配式结构中的设计与应用

基于预制装配式结构在小震作用下的位移较小,消能阻尼器无法充分的发挥耗能性能这一问题,本文提出一种基于位移放大装置的扇形铅粘弹性阻尼器的设计方法,通过理论分析对位移放大装置的放大系数进行计算验证。通过对位移放大型扇形阻尼器的阻尼力与耗能能力进行分析,得出一种能量等值的阻尼器参数模拟方法。在多遇地震情况下,位移放大型扇形阻尼器拥有更好的耗能减震效果,且减震效果优于普通扇形阻尼器。     

连梁内设置竖向变形阻尼器的耗能剪力墙体系减震分析与设计

将钢筋混凝土联肢剪力墙在连梁跨中开缝,在缝中设置沿竖向变形的钢阻尼器,从而形成耗能联肢剪力墙体系。在强震作用下,耗能剪力墙中的阻尼器一方面适当削弱联肢剪力墙刚度以降低地震作用,另一方面阻尼器屈服后可耗散部分地震能量,从而减小墙肢及连梁的塑性损伤。将阻尼器与连梁组合为等效连梁,运用等效连续化方法对耗能剪力墙体系的刚度特性与阻尼特性进行了简化分析,对耗能剪力墙体系的减震机理进行了论证,并推导出体系关键参数的计算式。以阻尼器延性系数和联肢墙耦合比为设计控制指标,提出了该耗能剪力墙体系基于性能/需求的设计方法。设计实例表明：所提出设计方法简便可行;在参数设计合理的情况下,建议的耗能剪力墙体系具备良好的减震效果。     

高地震烈度区设置连梁阻尼器消能减震结构设计与分析

结合某高地震烈度区实际工程,对设置连梁阻尼器的剪力墙结构进行消能减震计算分析。分析表明,消能减震结构比常规抗震结构在地震作用下的基底剪力减小了约16%～18%,倾覆力矩减小了约20%,最大层间位移角减小了约18%～24%;且设置连梁阻尼器后,连梁剪力得到合理控制,解决了小震作用下非减震结构大量连梁剪压比超限的问题,使连梁具有足够的承载力和延性。其次,采用动力时程反应分析对消能减震结构的附加阻尼比进行了计算分析并验证,证明消能减震结构的附加阻尼比取用3%比较合理且偏于安全。再次,对消能减震结构进行了大震弹塑性分析并考虑双向地震作用,通过滞回曲线看出连梁阻尼器在提供抗侧刚度的同时耗能明显,有效保护了主体结构构件的损伤,且大震弹塑性位移角满足规范相应要求。最后,对连梁阻尼器连接的设计提出了建议。     

设有自适应刚度减震装置多塔连体结构的减震效应分析

提出了一种适用于减震结构不同水准抗震性能设计要求的新型自适应刚度减震装置,在不同变形下可呈现出正刚度、负刚度、准零刚度特性。基于新型自适应刚度装置的元件刚度及初始倾斜角对装置受力变形特性的影响建立恢复力模型,并进一步进行了力学参数的影响分析,得到元件刚度和初始倾斜角对装置力学性能的影响规律。最后将所提出的自适应刚度装置应用于多塔连体结构高空连廊中,对连体结构进行了不同水准地震下的动力时程分析,结果表明,新型自适应刚度减震装置适应不同水准抗震性能设计需求,并且对连廊和主体结构具有较好的减震耗能效果,可同时控制结构在地震作用下的加速度响应和连廊与主体结构的相对位移。     

基于位移和加速度响应双控与耗能增效的惯容减震结构参数设计方法

以设置典型惯容系统的单自由度结构为研究对象，通过比较无控结构和设置惯容系统的结构在白噪声激励下的响应均方值，提出了关于惯容减震结构的位移和加速度性能控制目标。分析了加速度控制目标、位移控制目标和耗能增效目标之间的关系，发现当位移和加速度控制目标确定时，惯容系统的耗能增效比存在唯一的极大值。据此提出了一种基于位移和加速度双控与耗能增效的惯容系统参数设计方法，该方法可以在达到预期的位移和加速度控制效果的同时，最大程度发挥惯容系统的耗能增效特性。通过算例对该双控减震设计方法进行了检验，验证了所提方法的可行性。研究结果表明：采用该方法设计得到的惯容系统参数，可使结构在白噪声激励下的层间位移响应和楼面绝对加速度响应均得到统计意义上的定量控制；而在实际地震波的激励下，通过该方法设计得到的惯容系统参数也达到了预期的结构设计控制效果。     

金属阻尼器消能减震体系的等阻尼比设计方法

为合理有效地简化金属阻尼器消能减震结构体系的设计,提出了“等阻尼比”的设计原则,在设计性能水准的地震作用下使所有阻尼器自身的等效阻尼比相等,该原则在实际参数设计时可等价于更便于应用的“等延性系数”原则。该原则是一种概念优化设计原则,目的是使所有阻尼器都能充分发挥其阻尼耗能作用,从而以较小的代价来实现预定的减震控制效果。应用该原则可简化等效附加阻尼比的估算,并将金属阻尼器减震体系的刚度参数与阻尼参数进行解耦,使参数的确定过程更简便。基于“等阻尼比”原则,提出了金属阻尼器消能减震体系的实用设计方法,该方法采用以金属阻尼器延性系数和体系刚度特征参数为设计控制参数,以地震作用下层间位移角的性能需求为设计目标,以等效单自由度体系计算位移响应的求解模型。建立了体系等效阻尼比和等效周期的快速估算式,进而给出了两个控制参数的确定方法及阻尼器布置建议。通过对一个钢筋混凝土框架减震结构的设计和性能验算证实了所提方法的可行性与可靠性。     

屈服耗能隔墙的减震性能

将消能减震概念应用于非结构构件,提出一种屈服耗能隔墙。该隔墙在小震下为主体结构提供可量化的刚度支持,大震时提供可调节的耗能能力支持。通过对屈服耗能隔墙试件进行不同耗能元件数量下的静力往复试验,研究了该类型隔墙的消能机理与破坏模式,并基于IDARC程序中的柱单元对试件进行模拟,获得了消能元件数量与隔墙滞回参数之间的量化关系,提出了在IDARC程序中模拟设置屈服耗能隔墙的方法。通过对一个6层钢筋混凝土框架进行不同屈服耗能隔墙设置方案下的动力时程分析,发现屈服耗能隔墙的设置能够有效减小结构的地震反应、降低结构的损伤;框架中耗能隔墙数量的增加会使结构的层间位移显著减小,而隔墙数量相同时,隔墙中耗能元件数量的增加并不会导致结构层间位移发生明显变化。     

新建减震结构优化设计方法

基于隔震理论提出减震结构优化设计方法,对某8度区11层框架结构进行了减震设计,通过附加粘滞阻尼器达到设防目标,根据振型分析调整隔震层层高,使安装阻尼器楼层位置降低至底部2层;将选取的7组加速度时程曲线分为4种工况,采用ETABS对减震结构进行了多遇地震作用下的时程分析,比较了各工况下阻尼器耗能总量和最大层间位移角。研究结果表明:将主体结构与减震装置看作有机整体对减震结构进行设计可取得较好的减震效果;将隔震层主体结构抗侧刚度作为减震装置设计参数,使隔震层基本周期与场地特征周期相等可取得最佳减震效果。     

耗能减震结构阻尼器随机地震响应的扩阶复模态分析

对两层带Maxwell阻尼器的耗能减震结构在随机地震响应下进行了系统研究,首先建立了结构运动方程,然后用前两个振型将上部结构展开,因所得结构运动方程的刚度、阻尼均为非对称的,因此采用扩阶复模态方法解耦,获得了结构各层在白噪声激励下的随机地震响应解析解。通过算例分析,对两层框架结构设置阻尼器与未设置阻尼器进行对比,得出了设置阻尼器结构的位移响应方差大大小于未设置阻尼器结构的结论,从而实现了阻尼器耗能减震的目的,并建立了两自由度体系在任意非经典阻尼、非对称刚度下随机地震响应解析解分析的一般方法。