工字型钢铅组合耗能器减震体系的优化设计研究

钢铅组合耗能器能够利用钢和铅两种材料耗散能量,具有原理简单、制作方便和价格低廉等优点。该文针对一种工字型钢铅组合耗能器在减震体系中的设置优化进行了研究。建立了土木工程减震控制Benchmark结构的仿真模型,为工字型钢铅组合耗能选取了合理的模型,以耗能器屈服力与结构层间屈服力比值为参数,进行减震效果分析。计算结果表明屈服比为5%时,结构减震效果较好。依据优化设计方法对一栋钢框架模型进行了减震体系设计,并进行了模拟地震振动台试验,试验结果表明钢铅组合耗能器减震体系达到了较好的减震效果,说明了该文建立的钢铅组合耗能器减震体系优化设计方法的合理性。     

一种钢铅组合耗能器的滞回模型和减震效果研究

该文在工字型钢铅组合耗能器试验的基础上,建立其滞回模型,并对安装耗能器的减震结构进行数值仿真,研究这种耗能器的滞回性能和减震效果。首先建立了耗能器的有限元分析模型,在有限元模型能够准确描述耗能器力学性能的前提下,利用均匀设计法对耗能器的主要几何参数进行设计,并进行数值回归计算,得到了耗能器的双线性滞回模型屈服强度、弹性刚度、强化刚度等力学性能与几何参数之间的关系。建议的滞回模型形式简单,便于工程应用,且与试验结果接近,表明模型参数公式合理;最后,建立钢铅组合耗能器减震体系的仿真模型,进行地震反应分析,结果表明:钢铅组合耗能器有良好的减震控制效果。     

斜拉索-形状记忆合金耗能减振系统动力特性和模态分析

提出了斜拉索-形状记忆合金(Shape Memory Alloy．简称SMA)耗能减振系统．首先得到了单振型振动的斜拉索-SMA耗能减振系统附加阻尼比的解析解．研究了SMA耗能减振器参数及其安装位置对附加阻尼比的影响；通过数值计算．分析了一个模型斜拉索-形状记忆合金耗能减振系统受迫振动的动力反应．研究了SMA耗能器的减振效果。结果表明：SMA耗能器能够有效减小斜拉索前几阶振型的振动．其减振效果与SMA耗能器的参数及其安装位置有关。     

粘弹性耗能器的性能与结构减振试验研究

根据土木结构的特点和要求,选用三种国产粘弹性材料制作相应的耗能器,分别进行了变频、变温、变应变、常温与低温疲劳及极限变形等耗能器性能试验,并选用ＺＮ－２２型粘弹性材料制作的耗能器进行了结构减振模拟地震振动台试验。研究了这些材料的主要性能指标——剪切贮能模量、耗能因子的变化规律,分析了频率、温度、应变和疲劳效应等因素对粘弹性材料性能参数的影响,分析了结构减振试验的效果。在此基础上,提出了粘弹性耗能器设计和制作的一些要求以及国产粘弹性材料用于土木结构减振时进一步改性的目标。     

钢铅组合耗能器参数优选及减震效果

利用电液伺服压剪试验机对钢铅组合耗能器(CSLD)进行拟静力试验,研究其力学性能;利用一个1∶4缩尺单层钢框架结构模型对CSLD进行地震模拟振动台试验,研究其耗能减震效果;试验结果表明:结构的层间位移和加速度反应明显减小,CSLD的滞回曲线饱满,确实能够很好地控制结构的地震反应。提出评价耗能器性能优劣的准则及两个附加条件,并利用遗传算法对CSLD的6个几何参数进行优选,结果表明优选效果良好,有利于耗能器的定型化和系列化。最后,利用ANSYS对安装有CSLD的20层钢结构Benchmark模型进行地震反应分析,分析结果表明CSLD对多高层结构同样具有良好的减震控制效果。     

耗能减振层对某超高层结构的减振控制研究

本文以某288m超高层框架－核心筒结构的减振控制为研究对象,针对该工程的自身特点提出了设置非线性粘滞阻尼器、铅粘弹性阻尼器耗能减振层的六种控制方案。在10年一遇风振作用下,利用改进的自回归AR模型模拟了结构Y方向的脉动风荷载时程,并对该结构进行了不同控制方案下的风振控制研究,同时针对该结构进行了7度小震和中震作用下的阻尼减震控制研究。对比分析了不同控制方案下耗能减振层对结构地震与风振作用的减振效果,结果表明本文提出的六种控制方案不仅能有效抑制结构的风致振动,显著改善结构的风振舒适度,对结构顶层峰值加速度响应的最大降幅达40％,而且还能提高结构在地震作用下的可靠性,进一步证明了耗能减振层对于超高层结构抗风与抗震的有效性和可行性,提出了风振与地震作用下设置耗能减振层超高层结构的分析与设计建议。     

钢筋混凝土剪力墙基于变形和滞回耗能非线性组合的损伤演化分析

为研究钢筋混凝土结构的损伤演化规律,提出一种基于变形和滞回耗能非线性组合的钢筋混凝土构件损伤模型。通过引入组合参数考虑不同损伤状态下构件变形与滞回耗能的权重,该损伤模型能很好的反映变形和滞回耗能的相互影响,有效评估构件在不同破坏状态下的损伤程度。对4片钢筋混凝土剪力墙的拟静力试验进行数值模拟分析,结果表明:该损伤模型计算的损伤值与试验破坏形态吻合较好,能很好的描述钢筋混凝土剪力墙的损伤演化过程,且能够定量确定构件不同破坏程度的损伤界限;对钢筋混凝土剪力墙进行地震作用下动力时程分析,结果表明,该损伤模型能很好的描述不同峰值加速度作用下剪力墙构件的损伤演化规律,剪力墙损伤在峰值加速度出现时段内发展迅速,并且随着地震强度的增大而增大,损伤值超过限值时构件失效。     

速度相关型耗能减振体系参数影响的复模量分析

利用复模量阻尼理论研究粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器与斜撑串联的复合阻尼元件对结构减振效果的参数影响及耗能减振体系反应分析的简化计算方法。首先,采用复模量方法对两类阻尼器与斜撑串联的复合元件阻尼特性进行了分析;然后确定了影响阻尼器减振效果的复模量参数,得到了耗能减振系统中阻尼器实际发挥作用的参数影响量化关系式;第三,建立了阻尼器与斜撑串联的复合元件等效模型,提出了速度相关型耗能减振体系反应分析的简化方法;最后,通过对单自由度耗能减振体系的地震反应进行数值计算,验证了简化分析方法具有良好的计算精度。     

耗能减振结构的抗震分析与设计方法

基于国内外耗能减振装置的性能试验和耗能减振结构的计算研究并结合我国正在修订的建筑结构抗震规范,讨论了耗能减振结构抗震设计的统一方法。提出了速度相关型线性耗能器和滞变型耗能器等效阻尼和刚度的计算方法,通过大量的计算和比较,研究了耗能减振结构非正交阻尼阵强行解耦的精度和实际应用的可行性;提出了在结构地震反应分析的振型分解反应谱法中耗能器可统一归结为结构附加振型阻尼比的方法;并采用文中提出的耗能减振结构弹性和弹塑性地震反应分析方法,将耗能减振结构的抗震设计转化为普通结构的抗震设计。     

跨声速风洞测力模型主动减振系统的试验研究

跨声速风洞测力试验模型通常采取尾部支撑方式，构成的模型系统刚度较低。试验过程中，受气流脉动力的作用，模型在进入大攻角试验状态时，极易产生剧烈的低频振动，严重影响风洞测力试验的正常进行。针对跨声速风洞测力试验模型系统及其动力学特性，采用主动控制技术来实现风洞模型的振动抑制。建立了一套计算机实时主动减振系统；利用白行研制的、具有激振与减振双重功能的作动器来实施控制，作动器直接装载于模型的内结构空腔，不改变或破坏试验模型的外形结构；基于学习控制策略，提出了相应的控制律设计方法，并给出了一种简单、实用的控制算法；以内含实际支撑装置的风洞测力试验模型系统为对象，通过大量的地面试验评估了整个减振系统的性能。试验结果验证了该主动减振系统的可行性与有效性。