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。     

双曲型钢管铅阻尼器设计参数分析研究

提出一种双曲型钢管铅阻尼器,设计了39组阻尼器模型,采用ABAQUS有限元软件对其进行模拟分析,研究不同削弱比、高径比、钢管内径、过渡段高度、连接段高度和端板嵌入深度等对双曲型钢管铅阻尼器力学性能的影响。研究结果表明:双曲型钢管铅阻尼器的滞回曲线饱满且对称,等效阻尼比稳定在0.4～0.5,具有稳定的耗能性能和良好的延性;随着削弱比的增大,初始刚度、屈服后刚度、屈服荷载、屈服位移和最大荷载均不断减小;随着高径比的增大,初始刚度、屈服荷载和最大荷载均逐渐减小,屈服位移逐渐增大;随着钢管内径的增大,初始刚度、屈服后刚度、屈服荷载和最大荷载增大,屈服位移减小;随着嵌入深度的增加,端板应力变小;随着过渡段、连接段高度的增加,双曲型钢管铅阻尼器耗能段中部和端部应力逐渐增大,耗能段中部塑性变形均逐渐增大。建议削弱比取0.30～0.50,高径比取1.7～2.2;钢管内径优先取较大值且不宜小于130 mm;过渡段高度取20～40 mm;连接段高度取10～20 mm,嵌入深度12～15 mm。     

装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构的设计与分析

给出了装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构的设计步骤,对某11层钢筋混凝土框架结构进行减震设计。采用ETABS和Perform-3D软件分别对原结构和装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构进行了多遇地震下的时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明:安装扇形铅黏弹性阻尼器能显著降低结构的地震反应,保护框架节点,达到小震下减小层间位移角和"大震不倒"的性能目标。     

扇形铅黏弹性阻尼器综合设计及加固框架抗震性能分析

为研究扇形铅黏弹性阻尼器与加固框架结构之间的匹配关系及其对加固框架抗震性能的影响规律,用ABAQUS软件建立了对比空框架和加固框架的精细化有限元模型,结合试验试件骨架曲线及破坏形态验证了其合理性。提出扇形铅黏弹性阻尼器加固框架的综合设计原则,设定阻尼器扇形有效半径与框架柱净高之比为设计尺寸比,在此基础上,对不同设计尺寸比的加固框架进行对比分析。分析结果表明,合理设置的扇形铅黏弹性阻尼器可以显著提高加固框架的抗震性能,保护梁柱节点核心区;当设计尺寸比取值超过0.24时,会导致加固试件较早达到峰值荷载,但其后承载力又急剧衰减;建议扇形铅黏弹性阻尼器加固框架的设计尺寸比宜控制在0.1~0.2之间,实际设计中应依据不同加固需求选取相应的设计尺寸比。     

黏弹性阻尼器对框架结构抗震性能的影响分析

黏弹性阻尼器作为一种减震装置,能够较好地抵抗和减少建筑物受到的地震作用影响。基于Midas/GEN软件,选取三条普通地震波,对一栋5层混凝土框架结构模型进行非线性地震反应分析,提出了布置有黏弹性阻尼器的框架减震结构,分析其减震效果,通过分析不同位置的黏弹性阻尼器的耗能能力优化布置。结果表明：通过合理布置黏弹性阻尼器可以更好地实现框架结构耗能,降低结构地震响应,使结构的层间位移、层剪力以及层加速度都得到有效控制,并且在结构下部布置阻尼器,其耗能能力更优于布置在结构上部。     

黏弹性阻尼器在某框架结构减震中的研究

以某框架结构为例,采用黏弹性阻尼器对结构进行抗震加固,通过有限元对该工程进行地震反应分析,对抗震能力不足之处采取加固措施。分析表明,采用黏弹性阻尼器加固能有效降低结构的地震反应,有很好的经济效益和社会效益,在建筑物的抗震加固中将会有广阔的前景。     

半漂浮式主梁钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器减震设计

为研究大跨半漂浮体系中承式钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器参数选取与减震效果,以某计算跨径320 m中承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型,在动力特性分析的基础上提出黏滞阻尼器减震方案,并基于非线性动力时程分析方法研究了黏滞阻尼器的参数选取与减震效果。结果表明:半漂浮体系中承式钢管混凝土拱桥的纵飘振型出现较早,振型参与质量所占比重大,黏滞阻尼器参数选取主要应考虑梁端纵桥向容许位移和阻尼器连接构件所能承受的阻尼力; 对相同的阻尼指数,主梁梁端最大纵桥向位移响应随着阻尼系数的增大呈非线性减小,阻尼器轴力随着阻尼系数的增大几乎呈线性增大; 阻尼指数在0.2～0.4之间变化时,阻尼指数越大,同时满足梁端位移与阻尼力要求的阻尼系数可选范围越大; 设置黏滞阻尼器后,梁端纵桥向位移响应显著减小,拱顶纵桥向位移有所增加,除拱顶处拱肋轴力略有减小外,其余各处轴力、剪力与弯矩均有所增加,但内力响应绝对值不大; 研究成果可为同类桥梁减震设计提供参考。     

扇形铅黏弹性阻尼器滞回性能试验研究

试验设计并制作了2组4个几何尺寸及构造相同但橡胶剪切模量不同的扇形铅黏弹性阻尼器,对其进行低周反复荷载作用下的滞回性能试验。研究阻尼器的滞回性能、骨架曲线与恢复力模型、疲劳性能及大变形能力,分析不同应变幅值、不同加载频率、不同橡胶剪切模量对其性能的影响,并通过有限元软件对阻尼器进行有限元分析,对比有限元分析结果和试验结果。研究结果表明:该阻尼器滞回曲线饱满、耗能能力较强,具有良好的抗疲劳性能和大变形能力;阻尼器的橡胶材料剪切模量和试验加载幅值对其性能参数有一定的影响;试验加载频率对其性能参数影响较小;阻尼器恢复力模型可采用双线性模型来描述;试验和有限元分析结果吻合较好,验证了该阻尼器有限元模拟分析方法的合理性。     

黏弹性阻尼器抗震疲劳试验加载制度试验研究

我国现行规范及规程对于黏弹性阻尼器抗震疲劳性能的试验要求未能完全真实地反映其性能特点,笔者曾提出一种改进的加载制度,本文对该加载制度进行了试验研究与验证.基于现行和改进的黏弹性阻尼器疲劳试验加载制度,在相同加载频率和环境温度下,对相同的两个黏弹性阻尼器试件进行低周往复荷载试验,并对试件第3圈和第30圈的力学性能参数进行...     

黏弹性阻尼器增强传统木结构半榫节点试验研究

为研究传统木结构半榫节点在改变木材种类、改变榫头宽度以及是否安装黏弹性阻尼器情况下的耗能能力,用松木和杉木制作了12个不同榫头宽度的半榫节点试件(6个未安装黏弹性阻尼器的节点试件和6个安装黏弹性阻尼器的节点试件),进行低周反复加载试验,并将6个未安装新型阻尼器的节点试件的试验结果与6个安装黏弹性阻尼器的节点试件的试验结...     

传统穿斗木结构榫卯节点附加黏弹性阻尼器振动台试验

通过对一个两层、足尺、长宽高为3.8m×3.6m×3.9m的穿斗式木结构房屋模型的榫卯节点附加黏弹性阻尼器进行振动台试验,研究了结构的抗震性能,并对0.07g、0.4g两种峰值加速度下进行了榫卯节点附加阻尼器和未附加阻尼器的进行了振动台对比试验。试验结果表明：榫卯节点附加了黏弹性阻尼器后节点刚度增大,减小了半刚性榫卯节点的转动能力,并使结构在地震激励作用下的变形恢复能力得到了大幅提高,经过多次重复地震,即使经历0.95g的地震激励后,结构模型也未发生明显倾斜破坏;结构一层柱顶榫卯节点最先发挥减震耗能作用,动力放大系数随着地震激励增加呈减小趋势,由于结构两个方向刚度及质量分布的不均匀,X、Y方向动力放大系数有差异,X方向动力放大系数在1.2519~0.7775之间,Y向1.8779~1.1152之间。榫卯节点附加黏性阻尼器达到了小震下减小层间位移角,大震下增强榫卯节点变形恢复能力的目的。     

带黏弹性阻尼器钢结构振动台试验研究

为研究新型合成材料黏弹性阻尼器在地震作用下的减震效果和耗能特征,将6个黏弹性阻尼器按层间柱形式安装在钢框架结构中,分别对无控结构和有控结构进行3条峰值加速度由0.1g~0.6g逐步增大的地震波作用下的振动台试验。通过对结构动力特性和结构响应的对比分析,研究黏弹性阻尼器的减震效果和耗能特征。试验结果表明:结构加速度和位移减震效果明显,剪力减震效果有限;黏弹性阻尼器频率相关性不明显,主要为剪切变形幅值相关性;随着剪切变形增加,阻尼器提供附加刚度降低,引起结构自振频率从2.81 Hz降至1.19 Hz;随着剪切变形增加,附加阻尼比先增后减,最大为18.21%;黏弹性阻尼器初始刚度对结构带来的不利影响不容忽视;黏弹性阻尼器具有良好的极限剪切变形能力,最大剪应变达到336%。     

壁式黏弹性阻尼器的Bilinear-Viscous 学模型及其减震效能分析

黏弹性阻尼器的传统Kelvin力学模型仅考虑其频率相关性,但拟静力试验发现在大应变幅值下,黏弹性阻尼器的滞回特性存在显著的位移相关性。提出Bilinear-Viscous(BV)模型可同时表征壁式黏弹性阻尼器的频率相关性和位移相关性。通过与试验结果对比,该模型具有良好的精度和普适性。以某10层混凝土框架结构为分析对象,采用非线性时程分析方法,从屈服模式、变形和耗能多个方面对比了BV模型和传统Kelvin模型对于减震框架地震响应的影响。分析结果表明,采用BV模型的减震框架地震响应强于采用传统Kelvin模型的减震框架,说明BV模型可偏保守地估计结构地震响应。     

基于响应比的简化黏滞阻尼器弹塑性设计方法研究

安装黏滞阻尼器能有效提高结构的抗震性能,已在工程实践中被大量应用。引入结构响应比的概念,并在响应比的基础上给出了简化黏滞阻尼器的弹塑性设计方法。在设计过程中,首先,使用pushover方法确定黏滞阻尼器的安装楼层并计算响应比值;然后,根据响应比直接求出黏滞阻尼器需提供的近似附加阻尼比;最后,计算并确定黏滞阻尼器的相关设计参数。为验证提出设计方法的合理性和有效性,对一个六层的钢筋混凝土框架结构进行了时程分析验证,结果表明:设计的减震结构能很好地满足不同地震水准下的性能设计目标,并可以直接求出阻尼器提供的附加阻尼比,避免了大量的迭代计算。     

高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器力学性能试验研究

黏弹性橡胶阻尼器是一种兼具黏滞性和弹性两种特性的阻尼器,耗能能力良好,可以同时为结构提供附加刚度和附加阻尼。通过对高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器进行循环加载试验,研究了其基本力学性能,分析了该阻尼器在低周疲劳加载和高周疲劳加载下的基本力学特性。研究结果表明：高阻尼黏弹性橡胶连梁阻尼器的耗能能力优良;该阻尼器的储存刚度、损失刚度、损失系数受变形幅值的影响较大,受加载频率影响较小;等效阻尼系数与频率呈现反比例函数关系;该阻尼器的基本力学性能在低周和高周疲劳加载下呈现出较明显的衰减。     

基于模糊理论的软岩黏弹性模型识别及参数反分析

对岩石黏弹性模型进行总结，将复杂的黏弹性模型方程转化为统一的线性方程，基于实测数据运用回归分析法和模糊数学方法，通过对线性方程参数的反分析得到统一模型的参数，运用模糊关联度分析法对具体岩石黏弹性模型进行识别，进而根据统一模型参数可反求出黏弹性模型方程的参数。研究表明，对黏弹性本构模型采用线性化处理，用统一的线性方程表示复杂的本构方程简化模型的识别和参数的获取过程。最后利用一矿山软岩流变试验结果对其黏弹性模型进行识别和模型参数进行反分析。计算结果表明，样品Ⅰ-1，Ⅰ-2黏弹性模型服从麦钦特体，样品Ⅱ-1，Ⅱ-2黏弹性模型服从H-K体，通过计算出黏弹性模型参数，得出软岩黏弹性模型的回归方程，所得结果与实际情况比较一致。     

基于剪力比的黏弹性阻尼腋撑-RC框架结构设计方法

现有减震设计方法需进行繁琐的迭代,其效率有待提高。基于剪力比的概念,采用黏弹性阻尼腋撑,设置罕遇地震下腋撑与框架结构的耗能比,提出了基于剪力比的黏弹性阻尼腋撑-RC框架结构抗震设计方法。选取7条地震动记录,根据不同剪力比 α 对6层、9层、12层模型设置不同参数的腋撑,进行罕遇地震下弹塑性动力时程分析。研究了腋撑耗能占地震输入结构总能量的关系,并将各模型最大层间位移角与GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的规定值进行了对比。从层间位移角、层剪力、顶层最大位移值、顶层峰值加速度等方面比较了结构的减震效果。研究结果表明：对于高40m以下的框架结构,耗能比为0.6时,剪力比 α 的合理取值范围在0.10~0.20之间;剪力比α取0.15时,RC框架结构的最大层间位移角、顶层最大位移值均减少34%~45%,层剪力、顶层加速度峰值均减少19%~23%。     

一种特殊构造复合型铅黏弹性阻尼器在高烈度区框架结构中的应用

以高烈度区某框架结构教学楼为背景,采用铅黏弹性阻尼器进行消能减震设计。应用PERFORM 3D有限元分析软件对结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比大震下减震结构与原结构的层间位移角等指标,评价梁柱的性能状态以及减震设备的耗能情况。结果表明,应用铅黏弹性阻尼器可以提高框架结构的抗震性能,控制结构的塑性变形,从而保证结构在罕遇地震下的安全。此外,通过计算常规黏弹性阻尼器在平面外受力情况,证明其容易导致阻尼器面外受损而影响阻尼器耗能性能,因此提出了一种特殊构造措施以防止阻尼器在平面外发生破坏。     

新型金属-黏弹复合阻尼器力学模型与抗震性能研究

为克服传统黏弹性阻尼器与金属阻尼器的不足,提出了新型金属-黏弹复合阻尼器（metallic-viscoelastic hybrid damper,MVHD）,并对MVHD力学模型的滞回性能及应用进行研究,提出了MVHD的滞回曲线、刚度方程和数值计算方法。针对所提出的新型MVHD的构造特点,分析了耗能金属梁的长度、长高比、高厚比、加载频率和耗能占比等因素对新型MVHD性能的影响规律,为MVHD的优化设计提供依据。并通过将MVHD的理论公式计算结果与数值模拟结果进行对比,相互验证了其计算方法的准确性。采用简化的非线性力学模型,对一栋采用MVHD的5层钢筋混凝土结构的抗震性能进行了分析研究。结果表明,MVHD能有效地耗散地震能量,使框架结构的动力响应显著减小。对新型MVHD设计方法所作的系统研究可为类似工程提供参考。     

黏弹性阻尼器大变形性能试验研究

通过对黏弹性阻尼器缩尺试件进行不同应变幅值、加载频率和环境温度下的基本力学性能试验、老化性能试验以及低周、高周疲劳性能试验,研究试件在不同工况下的剪切存储模量、剪切损失模量和损耗因子等力学参数,及其力学性能的变化规律。其中,力学性能试验的应变幅值100%~420%;低周疲劳试验最大应变达300%。试验结果表明：黏弹性阻尼器力学性能与加载频率相关性较小,与温度相关性相对明显,随应变幅值的增加阻尼器表现出软化特征,但其损耗因子始终保持在比较高的水平;阻尼器在小位移和大位移下都有稳定耗能能力,可用于风振控制和地震响应控制;阻尼器表现出良好的变形能力,在200%大应变下仍保持稳定的力学性能,应变420%时仍未破坏。