黏滞阻尼器有效刚度对结构的影响及其取值方法研究

目前,在进行消能减震结构分析时,通常忽略黏滞阻尼器的刚度,影响了结构受力与响应的准确性。为此,阐述黏滞阻尼器刚度特性及其对结构的影响,给出一种适用于时程分析的有效刚度迭代取值方法。对设置黏滞阻尼器消能减震模型、附加有效阻尼比等效模型和附加有效阻尼比与有效刚度等效模型的三组模型进行分析,研究黏滞阻尼器有效刚度对结构受力与响应的影响。结果表明:采用附加有效阻尼比与有效刚度等效模型分析得到的结构楼层剪力与层间位移角的变化趋势基本和采用消能减震模型分析的结果一致;采用附加有效阻尼比等效模型与采用消能减震模型分析的结果则相差较大;时程分析中采用提出的有效刚度迭代取值方法是可行的,建议黏滞阻尼器消能减震结构设计时考虑黏滞阻尼器有效刚度的影响。     

位移相关型和速度相关型阻尼器耗能特征对比研究

为了全面比较位移相关型和速度相关型减震装置的耗能特征,以一座8层RC结构为算例,针对安装金属阻尼器和黏滞阻尼器两种情况进行对比分析与研究,通过Open Sees动力非线性时程分析结果表明,金属阻尼器提供较大刚度,而黏滞阻尼器几乎不提供附加刚度,且提供的附加阻尼比更大。黏滞阻尼器减震效果优于金属阻尼器;位移减震效果优于加速度;多遇地震下减震效果优于罕遇地震下。     

布置黏滞阻尼器的框架结构抗震性能分析

提出附设黏滞阻尼器的结构设计流程,以昆明某幼儿园工程为例,通过在结构上附设黏滞阻尼器,对比原结构和消能减震结构在地震作用下的最大层间位移角和最大层间位移,研究了高地震烈度区框架结构附设非线性黏滞阻尼器后的减震效果。结果表明:黏滞阻尼器对结构减震效果明显,合理布置黏滞阻尼器后,框架结构的抗震性能满足规范要求。研究为高地震烈度区附设黏滞阻尼器的框架结构抗震设计提供了参考。     

带位移放大装置新型阻尼墙结构的地震响应分析

基于黏滞阻尼器的耗能原理,针对地震时阻尼器位移小的特点,提出一种可提高阻尼器耗能能力的位移放大装置,并在此基础上设计出一种黏滞阻尼墙。针对黏滞阻尼器力学模型,增设放大装置后,得到带放大系数的黏滞阻尼墙力学模型。以12层框架为例,利用有限元软件分析比较带放大装置的黏滞阻尼墙减震结构与常规阻尼器建筑结构的减震效率。在加速度、层间位移、层间剪力等地震响应的控制效果方面,基于文中提案采用放大装置的减震结构更为有效。     

超高层建筑结构加强层耗能减震技术及连接节点设计研究

在框架-核心筒结构体系中,加强层可显著提高结构抗侧刚度、减小结构侧移,但会带来结构刚度、内力突变等不利影响。以某超高层建筑为工程背景,研究了黏滞阻尼器在伸臂桁架体系中的应用及在多遇地震和罕遇地震作用下的减震效果,研究了设置黏滞阻尼器的环带桁架在超高层建筑中的较优位置和减震效率。结果表明：黏滞阻尼器在伸臂桁架结构中的设置可以减小核心筒剪力墙的塑性损伤,减小结构的动力响应;设置黏滞阻尼器的环带桁架宜布置在层间相对速度大的位置,随超高层结构高度增加,阻尼器的减震效率降低。通过对伸臂桁架与外框柱、核心筒连接节点的设计及构造的分析,提出了连接节点的设计建议。     

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%。     

设置悬臂肘节型黏滞阻尼器高层结构的减震效果分析

针对结构层间位移小、黏滞阻尼器减震效果难以发挥的问题,提出悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统,介绍了该消能系统的构造、原理与特点,对黏滞阻尼器分别采用悬臂肘节型、肘节型和消能伸臂型连接的高层结构的减震效果进行对比分析。结果表明:悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统能充分利用高层结构的弯曲变形和层间剪切变形增大阻尼器的输出位移,阻尼器的名义位移放大系数可达3~5倍;悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统对结构水平位移、层间位移角和层间剪力均具有很好的减震效果,设置在结构的中部或中下部楼层时阻尼器位移放大效果最好。     

科兴中维某框架结构减震加固设计

科兴中维某框架结构因工艺调整、抗震设防类别提高,采用增设黏滞阻尼器的消能减震加固方式。本文通过建立弹塑性模型进行大震弹塑性分析,结果表明本结构减震加固后,黏滞阻尼器起到了良好的减震耗能作用,结构顶点位移、层间位移角、基底剪力等关键指标均满足大震要求;地震能量主要由黏滞阻尼器及框架梁消耗,框架柱基本不参与耗能;减震加固后框架梁满足性能水准要求,框架柱包钢加固后满足性能水准要求。     

应用黏滞阻尼器的框架结构减震效果模拟分析

采用数值模拟方法对应用黏滞阻尼器的框架结构进行减震效果分析。为确保分析模型的准确性,分别对PKPM和ETABS,Midas-Gen模型计算得到的质量、周期和层间剪力对比分析,利用ETABS和Midas-Gen对框架结构进行多遇和罕遇地震下减震效果分析,结果表明:应用黏滞阻尼器的框架结构,在多遇地震作用下,层间剪力和位移角均有明显减小,在罕遇地震作用下,结构的层间位移角有所减小,减震效果明显。     

黏滞阻尼器位移损失对结构减震性能的影响研究

从黏滞阻尼器减震结构的附加阻尼比公式出发,引入位移损失,推导了附加阻尼比与阻尼器出力、阻尼器等效串联刚度、结构刚度等参数之间的关系,提出最优损失率和损失刚度比概念.通过实际工程的参数分析,得到位移角减震率随阻尼系数、地震作用的变化规律,并用理论推导的结论对变化规律进行了解析.为应用黏滞阻尼器的消能减震结构优化设计提供了理论依据.     

采用粘滞流体阻尼器的工程结构减振设计研究

本文在对不同结构构造的粘滞流体阻尼器的耗能原理进行分析研究的基础上,研制了一种性能良好的阻尼器──双出杆型粘滞流体阻尼器(专利号ZL00219648.4)。试验研究表明,研制的流体阻尼器是一种无刚度的速度相关型阻尼器,阻尼器的阻尼力与活塞的运动速度近似呈线性关系。介绍了工程结构采用粘滞流体阻尼器的减振设计原理,对一栋框架结构建筑进行了减振计算。计算表明,流体阻尼器可有效地降低结构的振动反应,是一种性能良好的消能减振装置。     

铅芯橡胶阻尼器性能研究

通过不同位移幅值、不同频率和不同循环的加载试验,研究了铅芯橡胶阻尼器的工作性能。根据试验所得各个工况的滞回曲线,计算了铅芯橡胶阻尼器的等效刚度和等效粘滞阻尼比,并提出了其等效刚度的计算公式。研究表明,铅芯橡胶阻尼器的等效刚度和等效粘滞阻尼比受加载频率影响不明显;且阻尼器在经历疲劳荷载后,其等效刚度略有下降,等效粘滞阻尼比维持不变,说明铅芯橡胶阻尼器的工作性能稳定,能够应用于结构的消能减震设计。     

Natural Rubber Bearing Incorporated with Steel Ring Damper (NRB-SRD)

The present paper is aimed to investigate the behavior of Natural Rubber Bearing incorporated with steel ring damper (NRB-SRD). These types of dampers are integrated of several steel rings which are considered with two configurations namely, continual steel ring damper and separate steel ring damper and are inserted between top and bottom plates. The performance characteristics of the system such as effective horizontal stiffness, energy dissipation, equivalent viscous damping and residual deformation are calculated and then compared with the results of high damping rubber bearings and also shape memory alloy (SMA)-lead core rubber bearing (SMA-LRB). The results show that the energy dissipation in steel rings are mainly based on plastic deformation due to flexural behavior of the rings. NRB-SRD shows better performance in energy dissipation comparing to SMA-LRB and HDRB. These additional dampers show higher stability and energy dissipation in low shear strains due to developing of link between structure and substructure having desirable initial stiffness under weak earthquakes and wind loads and also in higher shear strains due to creation of higher energy dissipation, stability and secondary stiffening.

     

Experimental study and numerical analysis on seismic performance of steel beam‐column damping joint in Chinese traditional style buildings

This paper aims to research the seismic performance of steel beam‐column damping joint of Chinese traditional style building. Three specimens of steel beam‐column damping joints with the1:2.6 scale were designed and researched, which included two specimens with viscous damper and one contrast specimen without viscous damper. The experimental study was carried out by cyclic dynamic loading test. The effects of viscous dampers for the steel structure beam‐column joint in Chinese traditional style buildings are analyzed by investigating the hysteretic curves, skeleton curves, strength and stiffness degradation, ductility, overstrength factor, and energy dissipation capacity. The results show that the steel beam‐column joints of Chinese tradition style buildings with viscous damper have better energy dissipation capacity and higher bearing capacity. Based on the experiment, the nonlinear finite element analysis was conducted using the ABAQUS software. The influence of damping coefficient on the behavior of the new damping joint of Chinese tradition style buildings was obtained, and the design suggestions were presented.     

粘弹性消能减振结构体系设计参数研究

对工程结构采用粘弹性阻尼器消能减振的设计参数进行了研究。首先,分析了支撑中连接钢杆刚度对粘弹性阻尼器消能效果的影响,定义并导出了粘弹性消能支撑的损耗因子表达式,同时给出了参数合理的取值范围;另外,探讨了粘弹性消能结构阻尼比的计算,提出了消能支撑设计的简化方法;最后,给出了安装粘弹性消能支撑后结构地震影响系数的修正计算公式。     

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。     

基于能量分析的抗震设计与工程应用研究

基于工程实例进行了结构大震弹塑性时程分析,并对地震输入结构的总能量、结构构件滞回耗能、阻尼器耗能以及系统阻尼耗能进行分析。三个工程实例为无减震设计的某超高层建筑、采用防屈曲支撑设计的某大跨钢结构和采用粘滞阻尼器减震设计的某复杂连体结构。该研究方法不同于以往研究仅针对单自由度或简单多自由度系统的理论分析。分析结果表明,地震输入结构的总能量受地震波特性影响非常显著,要合理估计总输入能量是困难的,但各部分耗散能量占总输入能量的比值具有稳定性。     

Proposed Relationship for Proper Shear Strength of Elliptical Damper Based on Its Geometrical Parameters

Vertical link beam as a practical yielding damper is a kind of passive control device which dissipates seismic energy and thus reduces the rate of damage to structures through in-plane shear deformations. Proper stiffness, ductility and significant energy dissipation of these dampers together with their practical advantages justify their widespread experimental and numerical research. In this paper, a total of 42 elliptical dampers (vertical link beams with elliptical cross sections) in various lengths and thicknesses are modeled using the ABAQUS finite element software and finally a design relationship for this damper is presented based on the above mentioned geometrical parameters using pushover analysis. The accuracy of the proposed relationship is studied by applying various layouts of designed dampers on two types of chevron bracings to improve their performance and obtain proper energy dissipation without brace buckling. The equivalent viscous damping ratios of 32–33% obtained for elliptical dampers indicate high increase in energy dissipation capability.     

粘滞阻尼器在框架结构中的应用

消能减震技术比传统的抗震方法有较大的优势,其中粘滞阻尼器具有很好的减震效果,应用较为广泛;对某6层框架结构采用粘滞阻尼器进行消能减震设计,计算结果表明粘滞阻尼器对于控制结构层间位移角,基底剪力均有较好的效果。