基于形状记忆合金的自复位摩擦耗能支撑滞回性能

针对基于形状记忆合金(SMA)的自复位摩擦耗能支撑,提出了简化分析模型,研究了其在往复荷载作用下的滞回性能.首先通过理论推导,得出了往复荷载作用下自复位摩擦耗能支撑的力-位移曲线,提出了简化的滞回模型,然后通过参数分析研究了各参数对其滞回性能的影响.结果表明:自复位摩擦耗能支撑在卸载后存在一定的残余位移,其大小仅与阻尼器元件摩擦力及SMA元件奥氏体弹性刚度有关;自复位摩擦耗能支撑的滞回性能可采用修正的FS(Flag-shaped)模型来描述;SMA元件屈服力及耗能参数对自复位摩擦耗能支撑的滞回性能影响较大,奥氏体弹性刚度及屈服后刚度系数影响较小;增加阻尼器元件的摩擦力,可显著增强自复位摩擦耗能支撑的耗能能力,但会产生残余位移.     

拟黏滞摩擦阻尼器滞回特性及支撑内力分析

从Pall型摩擦阻尼器四连杆机构的几何非线性变形特征出发，分析框架位移、支撑刚度、阻尼器摩擦力、阻尼器大小、支撑倾角、支撑屈曲力等对一种新型摩擦阻尼器——拟黏滞摩擦阻尼器的滞回特性及支撑受力特点的影响．分析结果表明拟黏滞摩擦阻尼器除了保留了Pall型摩擦阻尼器恢复力特性不受支撑屈曲力影响的优点外，支撑内力还比Pall型摩擦阻尼器明显降低，这将有利于提高框架柱的延性，减小框架柱在地震下的损伤．同时还拟合出可供设计人员使用的实用支撑最大内力计算公式．     

不同连梁形式联肢剪力墙的静力弹塑性分析

建立12层钢筋混凝土联肢剪力墙结构分析模型,用两种不同的侧向载荷分布模式,分别对采用钢筋混凝土连梁和型钢混凝土连梁的联肢剪力墙结构进行静力弹塑性(Pushover)分析.在此基础上,以变形和延性(包括顶点位移、层间位移和结构塑性铰分布)为参数评估其抗震性能.研究发现,在承载力相同时,型钢混凝土连梁比钢筋混凝土连梁的截面尺寸小很多,型钢混凝土连梁的联肢剪力墙抗震性能较好.     

多维形状记忆合金阻尼器的设计及性能研究

一种新型超弹性形状记忆合金(SMA)阻尼器被提出.该阻尼器能够承受平面内、平面外以及扭转方向的荷载作用,用于结构减震或隔震中,可实现多维被动控制.描述了阻尼器的结构及工作原理,通过力学分析建立了理论模型;利用Matlab程序计算了阻尼器各个方向的滞回曲线,并分析了位移方向、位移幅值以及SMA丝长度(或外、内筒直径比)对其滞回特性的影响.     

黏滞阻尼器在框架核心筒结构中的布置研究

为研究阻尼器在框架核心筒结构中立面和平面布置差异对减震效果的影响,使用非线性软件PERFORM-3D结合框架核心筒结构的内力重分布机制,对4种阻尼器布置不同的方案输入3条地震波进行非线性动力时程分析,对比结构的最大层间位移角、最大层剪力、塑性损伤情况、结构总能量分配和滞回耗能在结构高度上的分配,从力、位移和能量的角度综合寻求阻尼器在框架核心筒结构中的最优布置方案.     

耗能联肢墙体系的减震性能及参数影响

连梁内设置竖向变形阻尼器的耗能联肢墙体系的基本构造形式及原理如下：将联肢墙连梁在跨中位置处断开,用竖向放置的金属屈服型阻尼器连接两侧墙肢,在地震作用下两侧墙肢的竖向变形差使阻尼器发生变形,进而耗散地震能量,减少墙体的损伤. 基于宏观杆系有限元模型（考虑剪切的纤维截面）对耗能联肢墙体系进行非线性静、动力抗震分析,并以无量纲阻尼器参数为关键变量进行参数影响研究. 多个不同的阻尼器参数组合工况的分析及对比结果表明：当阻尼器参数设置合理时,耗能联肢墙的延性较常规联肢墙有所提高,地震响应明显降低,裂缝较少且分布均匀,具有良好的抗震性能和减震效果;地震动强度、地震动频谱特性及阻尼器参数的分布模式对体系的减震效果有一定影响. 根据分析结果给出设置连梁耗能联肢墙体系参数设计的相关建议.     

往复荷载作用下框架-自复位墙结构滞回性能研究

为研究框架-自复位墙结构在往复荷载作用下的滞回性能,将自复位墙简化成刚体,框架等效成单质点体系,采用理论分析的方法,重点考察了预应力筋、阻尼器以及框架设计参数的影响.结果表明:框架-自复位墙结构完全卸载后是否存在残余位移与墙体自重、预应力筋初始力、阻尼器屈服力及框架屈服力的大小有关;提高阻尼器或框架的屈服力可以提高框架-自复位墙结构的耗能能力,而增加预应力筋、阻尼器或框架的弹性刚度,均会降低其耗能能力;框架-自复位墙结构的耗能能力与预应力筋初始力关系不大.     

拟黏滞摩擦阻尼器滞回特性及支撑内力分析

从 Pall 型摩擦阻尼器四连杆机构的几何非线性变形特征出发,分析框架位移、支撑刚度、阻尼器摩擦力、阻尼器大小、支撑倾角、支撑屈曲力等对一种新型摩擦阻尼器——拟黏滞摩擦阻尼器的滞回特性及支撑受力特点的影响.分析结果表明拟黏滞摩擦阻尼器除了保留了 Pall 型摩擦阻尼器恢复力特性不受支撑屈曲力影响的优点外,支撑内力还比 Pall 型摩擦阻尼器明显降低,这将有利于提高框架柱的延性,减小框架柱在地震下的损伤.同时还拟合出可供设计人员使用的实用支撑最大内力计算公式.     

带自复位耗能连梁的剪力墙结构的抗震性能

为了减小强地震作用下钢筋混凝土联肢剪力墙的连梁结构损伤,实现震后结构功能的快速恢复,提出了一种兼具自复位和耗能功能的新型自复位耗能连梁.新型自复位耗能连梁在跨中安装了由形状记忆合金绞线和粘弹性耗能单元并联而成的新型复合自复位阻尼器.以一榀10层双肢剪力墙结构为例,对连梁跨中分别安装该新型自复位阻尼器的联肢剪力墙、粘弹性...     

粘滞阻尼器与金属屈服耗能器的设计参数与性能比较

非线性粘滞阻尼器和无粘结支撑等金属屈服耗能器是今后结构抗震设计与加固的主要手段之一．针对这两类耗能装置,根据基本的模型参数将非线性的耗能特性转化为线性条件下的等效阻尼比,考察各基本参数的影响情况和合理的参数值,并分析了框架剪力比等结构设计中的重要参数．再通过单自由度系统的动力时程计算,分析了阻尼耗能与滞回耗能的能量耗散情况．结果表明,金属屈服耗能器一定程度上改变了结构的动力特性,能显著减小结构的总能量输入,并减小对结构的延性需求,在等效阻尼比接近的情况下具有比粘滞阻尼器更突出的耗能性能．     

软钢阻尼器在钢结构加层中的减震性能研究

基于框剪结构采用钢结构直接加层后,结构的整体质量、刚度、周期等都会发生较大变化,对安装有软钢阻尼器和未设软钢阻尼器的加层钢结构运用有限元软件进行动力时程分析,分析表明：软钢阻尼器可以有效降低直接加层钢结构在罕遇地震下的反应,提高了结构的整体抗侧刚度,层间位移和层间剪力有显著的减小,较好地控制了钢结构直接加层产生的鞭梢效应现象,减震效果明显.     

剪力墙竖向连接软钢阻尼器滞回性能试验研究

提出应用于剪力墙竖向韧性连接体的易拆装的拉压耗能软钢阻尼器.为了研究拉压荷载作用下该阻尼器的滞回性能,基于杠杆原理,设计制作能放大加载位移的高承载销轴-钢梁加载装置和3对不同耗能肢形状的试件,模拟阻尼器的螺栓连接边界和拉压往复受力过程.将阻尼器试件同条件依次安装并开展拟静力循环往复加载试验,研究试件的破坏模式、强度及变形能力、耗能特性及螺栓连接的可靠性,获得试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、承载力及延性系数等.对阻尼器的耗能承载能力进行评价分析,研究耗能肢型体参数对力学性能的影响.建立有限元模型,模拟阻尼器的失效行为.结果表明,阻尼器以耗能肢屈曲为典型破坏模式,Z型耗能肢阻尼器与其他2种耗能肢形状的阻尼器相比,具备更好的防屈曲性能和耗能能力,能够发挥低屈服点钢材的力学性能,震损后可以快速更换.     

附加改进肘型斜撑阻尼器体系结构的简化设计与分析

介绍了阻尼器直接与梁柱节点相连的改进肘型斜撑阻尼器的安装方式,引入了这种阻尼器位移和力的放大系数表达式。为了便于工程应用,基于中国抗震规范设计反应谱提出了附加改进肘型斜撑阻尼器结构的简化设计和分析方法。在该设计方法中,阻尼器的阻尼系数按正比于其所在楼层层间模态位移的原则进行分配,以满足给定的性能水平要求。使用与设计反应谱相匹配的人工波对采用3种阻尼器安装方式的结构进行了时程分析,验证该方法的有效性。结果表明：与传统肘型斜撑阻尼器体系和对角斜撑阻尼器相比,改进阻尼器安装方式不仅能显著减少楼层位移反应,而且能降低楼层剪力需求。     

Performance of viscous fluid dampers coupling adjacent inelastic structures under near-fault earthquakes

The behavior of viscous fluid damper applied in coupling structures subjected to near-fault earthquake was studied. The structural nonlinearity was characterized by Bouc-Wen model and several near-fault ground motions were simulated by the combination of a recorded earthquake (background ground motion) with equivalent velocity pulses that possess near-fault features. Extensive parametric studies were carried out to find the appropriate damping coefficient. Performances of viscous fluid dampers were demonstrated by the relationship between the force and displacement, the maximal damper force and stroke. The control performances were demonstrated in terms of the response reductions of adjacent structures. The results show that the dynamic responses of adjacent structures are mitigated greatly. Proper damping coefficients of connecting fluid dampers have a small difference, while adjacent structures under different near-fault ground motions with the same peak acceleration. The maximum force of damper is about 0.8 MN, and the maximum damper stroke is about ±550 mm. Satisfied viscous fluid dampers can be produced according to the current manufacturing skills.     

基于主动控制优化被动黏滞阻尼器及混合隔震研究

针对隔震结构在超防烈度下隔震层位移响应过大问题,提出了基于主动控制算法优化被动粘滞阻尼器的策略。并将被动粘滞阻尼器安装于基础隔震结构形成被动混合控制结构,采用此被动混合控制能够基本实现主动混合控制的控制效果,实现以更加经济简便的方式解决隔震结构在超防烈度下隔震层位移响应过大问题。首先将主动控制装置设置于隔震层形成主动混合隔震控制体系,采用主动控制算法获取隔震层主动控制力与速度特性,其次,利用主动控制力与速度关系曲线,通过最小二乘法拟合被动粘滞阻尼器的最优阻尼系数与速度指数,最后将设计出的被动粘滞阻尼器安装于隔震层,形成被动混合隔震控制体系。以一栋七层基础隔震结构为受控模型,通过对主动混合隔震控制体系与被动混合隔震控制体系的仿真分析可知：主动混合隔震控制对隔震层位移的减震率分别为39.41%,45.04%及55.54%;被动混合隔震控制对隔震层位移的减震率分别为36.40%,44.30%及52.51%;被动混合隔震控制对于隔震层位移的减震率能够达到主动混合隔震控制效果的90%以上,被动混合隔震控制对于隔震层加速度响应的减震率能够达到主动混合隔震控制的60%以上,被动混合控制也同样实现了减小隔震层地震响应的同时不增加上部结构的响应,依据主动控制算法设计的被动粘滞阻尼器形成的被动混合控制结构能够基本实现主动控制的效果。说明依据主动控制设计被动粘滞阻尼器实现主动控制效果的思想的可行性。     

设置磁流变阻尼器的结构地震响应分析

研究了弹塑性系统的恢复力数学模型及磁流变阻尼器的力学模型,对设置和未设置磁流变阻尼器的3层框架结构进行了仿真分析.结果表明,在地震作用下,磁流变阻尼器可以减小结构水平位移,且安置在不同位置,抗震效果也不同.     

异形柱框架—剪力墙结构体系抗震性能分析

分析了异形柱框架—剪力墙结构体系的抗震性能,与矩形柱框架—剪力墙结构体系相比,异形柱框架—剪力墙结构体系的振型特征没有显著差别,结构总刚提高,总地震作用及其框架剪力稍有增加,结构的侧移明显减小。     

Study on optimum arrangement of hysteretic dampers in frame structure

The earthquake mitigation effect of hysteretic dampers is not only related to the number, stiffness, strength, deformation ability of dampers but also to the strength and stiffness of the structure. This paper studied the condition that structures should be in when the hysteretic dampers mitigated seismic action most effectively and made appropriate numerical analysis to verify the effectiveness of theory derivation. The inelastic seismic responses were analyzed for the SDOF system that the shear strength ratio of the damper system was taken differently and the result showed that when the ratio was in the vicinity of the optimum strength ratio of the damper system, the displacement of the structure was minimum and the energy dissipation of dampers was maximum, which indicated that the dampers mitigated seismic action most effectively. The result also indicated that the hysteretic dampers had significant earthquake mitigation effect when the strength ratio β changed in a relatively wide range.