基于时程分析方法的黏滞阻尼减震结构附加阻尼比计算研究

附设黏滞阻尼器后结构的附加阻尼比是进行减震结构设计的关键。基于目前计算附加阻尼比时应用得十分广泛的时程分析方法进行研究,首先从基本理论出发,分析基于特征向量法的快速非线性分析（FNA）方法、Ritz向量法的FNA方法、直接积分方法以及与3种计算方法对应的能量比法在附加阻尼比计算时所面临的主要问题及重要参数设置;然后通过一单自由度体系的振动台试验测试结果与各种计算方法的数值模拟结果进行对比分析,得到较为适合的附加阻尼比计算方法;最后将研究成果应用于实际工程结构,进一步验证所推荐方法和参数设置的正确合理性。研究旨在为今后广大一线减震设计工程师计算较为真实的附加阻尼比提供重要参考。     

位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架减震效果及动力试验研究

为提高黏滞阻尼伸臂桁架在地震作用下的耗能效率,设计了一种带位移放大装置的黏滞阻尼伸臂桁架。对分别设置传统型和位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构进行有限元分析,对比了结构的地震响应及阻尼器的工作状态。通过动力荷载试验,考察两种黏滞阻尼伸臂桁架的滞回性能,对比阻尼器的位移及耗能,研究位移放大系数的变化规律,分析伸臂桁架刚度对黏滞阻尼伸臂桁架工作效率的影响。结果表明：相比传统型黏滞阻尼伸臂桁架,采用位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架可将阻尼器的耗能效率提高至原来的1.5~1.8倍,使结构获得更好的减震效果;位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架滞回曲线光滑、对称、饱满,具有良好的工作性能,且能有效放大阻尼器的工作位移并增大耗能;提出了黏滞阻尼伸臂桁架的位移放大系数的计算式,计算值与试验值吻合较好;为保证黏滞阻尼伸臂桁架的工作效率,建议伸臂桁架的刚度比取值不小于9。     

黏滞阻尼伸臂对超高层框架-核心筒结构抗震性能的影响研究

超高层框架-核心筒结构通常设置伸臂桁架以提高结构刚度并满足层间位移角等规范控制指标.采用PERFORM-3D软件建立了带有普通伸臂的刚性方案模型和带有黏滞阻尼伸臂的阻尼方案模型,对比了两种方案在多遇、设防、罕遇地震作用下的层间位移角及结构受力情况,比较了罕遇地震作用下两种方案的残余变形及结构的损伤情况,最后结合构件的耗...     

基于振动台试验的超高层结构伸臂消能体系抗倾覆性能研究

本研究通过对某超高层结构模型进行模拟地震振动台试验,考察核心筒、外围框架与伸臂结构组成的抗侧力体系在地震作用下的整体抗倾覆性能,重点分析在伸臂结构设置黏滞阻尼器的消能减震策略对结构底部弯矩的控制效果,为该类超高层结构体系减震研究提供参考。     

超高层建筑结构放大型黏滞消能伸臂减震效果研究

为提升超高层建筑结构的抗震性能,提出了一种可充分发挥阻尼器耗能能力的放大型黏滞消能伸臂减震装置,该装置通过增加菱形转动机构,将核心筒与外框架之间竖向相对变形进行二次放大,以增大对超高层结构的动力响应的控制效果。基于某案例工程超高层结构,对其采用放大型黏滞伸臂方案、传统黏滞伸臂方案和抗震方案进行了弹塑性时程分析对比。结果表明：相比传统黏滞伸臂,放大型黏滞伸臂由于菱形放大装置的转动,阻尼器的耗能效果得到进一步提升,对主体结构的层间位移角、基底剪力等地震响应和塑性损伤均具有良好的控制效果,综合提升了阻尼伸臂系统的耗能效果。     

黏滞阻尼器在超高层结构设计中的应用

随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快,超高层建筑发展迅速。为有效提高结构的抗震性能和经济性,黏滞阻尼器已逐渐应用于超高层建筑设计中。黏滞阻尼器最常用的布置形式是柱间支撑,且以单一应用为主。为提高黏滞阻尼器的工作效率,介绍了两个黏滞阻尼器在超高层结构设计中的应用实例。实例采用了两种新型的、高效的黏滞阻尼器应用方式,分别为加强层中结合伸臂桁架竖向布置、杆式黏滞阻尼器和黏滞阻尼墙混合应用。介绍了方案设计思路,为合理应用黏滞阻尼器提供了指引。通过结构方案选型比较,证明了黏滞阻尼器在超高层结构设计中具有较好的实用性和经济性。     

黏滞阻尼器在框架结构中的应用与研究

黏滞阻尼器可以为消能减震结构附加足够的阻尼比且不附加刚度,提高结构的抗震性能,在消能减震结构中应用十分广泛.本文针对设置黏滞阻尼器的框架结构,根据初设附加阻尼比,估算出了结构所需附加阻尼器数量,并在按照均匀、分散、对称的原则布置阻尼器后,进行了结构减震分析与附加阻尼比复核.考虑到阻尼器产品误差、安装误差以及计算方法误差...     

成都某学校教学楼采用黏滞阻尼器的减震分析

针对采用黏滞阻尼器(VFD)减震装置的某教学主楼结构采用PKPM软件进行了多遇地震响应分析,得到结构在弹性阶段的各项整体指标;然后采用Midas Gen软件模拟并分析了减震装置的工作性能和减震效果,并计算附加阻尼比;最后采用SAUSAGE软件分析了该减震结构在罕遇地震作用下阻尼器的工作性能和结构构件损伤情况。该学校结构在本地区设防地震时满足正常使用要求,结构整体(含各关键构件等)均满足预先设定的性能目标。     

黏滞阻尼伸臂桁架布置对超高层建筑抗震性能的影响

超高层建筑中利用伸臂桁架布置黏滞阻尼器,可避免传统刚性伸臂桁架所带来的不利影响.为探讨伸臂桁架布置形式对超高层建筑结构中黏滞阻尼器的减震效果和对局部构件受力的影响,以一个8度区、407m高的巨型斜撑框架-核心筒结构为例,通过动力弹塑性时程分析,研究黏滞阻尼伸臂桁架分别按通过内柱或避开内柱直接由核心筒悬挑两种方案设计时结...     

设置黏滞阻尼墙的钢框架结构振动台试验研究

以3层设置黏滞阻尼墙的钢框架结构为研究对象,对其进行3条地震波在不同水准下的振动台试验。通过对设置与不设置黏滞阻尼墙的两种结构动力特性和动力响应对比,分析了黏滞阻尼墙的减震效果和耗能特征及其变化规律。研究结果表明,黏滞阻尼墙是一种同时提供附加刚度和附加阻尼的被动消能减震装置,其在提供附加阻尼和附加刚度的同时可以对结构位移起到非常显著的控制作用,并且随着输入地震波峰值加速度的增大,该附加刚度逐渐减小,而附加阻尼则逐渐增大。此外,有限元分析结果与振动台试验结果的吻合度随响应对象和激励工况的不同而变化,说明了传统Maxwell模型用于模拟黏滞阻尼墙在动态力学特性方面的局限性。     

Shaking table test of super high-rise structure on liquefied ground

为了研究液化地基上超高层结构在地震作用下的动力特性和动力响应,设计了液化场地超高层结构模型,并对其进行振动台试验。分析了超高层结构的自振频率、阻尼比、振型、加速度响应、位移反应、结构顶层加速度响应组成和地基孔隙水压力。结果表明：随着加速度峰值的增大,结构的自振频率下降,阻尼比增大;由于结构刚度变化不大,结构振型曲线的形状变化不明显;结构的动力响应不仅与输入地震波的加速度峰值有关,还与地震波的频谱特性有关;结构顶层的加速度反应主要由结构弹塑性变形加速度分量组成,其次是基础转动引起的摆动加速度分量和平动加速度分量;当地震波加速度到达第1个峰值时,砂土层的超孔隙水压力存在负值。     

某高度522m超高层结构振动台试验与理论分析研究

为验证8度抗震设防烈度区某522 m超高层结构的抗震性能,设计并制作了1/40缩尺结构模型,通过模拟地震振动台试验,研究结构在8度多遇、设防、罕遇地震作用下的动力特性,考察其在单向和三向地震动输入下的变形及损伤情况。此外,采用ABAQUS软件对结构进行了8度罕遇地震作用下弹塑性时程分析,考察了结构动力特性和位移反应,分析结构的损伤状态和薄弱部位,并与振动台试验结果对比。结果表明,该结构采用的巨型柱、巨型斜撑与环带桁架的外框筒和型钢-混凝土组合结构核心筒形成的双重结构抗侧力体系,具有较好的稳定性和结构效能,该结构在8度(0.3g)罕遇地震作用下未发生倒塌,能够很好地满足“小震不坏、大震不倒”的性能要求。     

装配式高层混凝土空间网格盒式结构振动台试验研究

为研究装配式高层空间网格盒式结构的地震响应和破坏机理,设计并制作一栋15层55.5m高装配式盒式结构的1/8缩尺模型,并通过振动台试验输入6个水准共21个地震工况,研究高层装配式盒式结构在不同输入地震荷载下的宏观响应、加速度响应、位移响应。通过试验表明：高层装配式盒式结构在地震下有较好的结构性能,其在地震下位移呈现出剪切型特点,后期结构破坏时由于配筋及装配式施工带来的误差,使得最大位移出现位置上移,结构破坏集中于结构中上部分。整体结构的破坏主要为非主体结构构件破坏,破坏主要集中于层间梁两端,结构的完整性得以保存。即便在极大的输入地震响应下(PGA=1.0g),结构主体部分基本完好,仅个别层超过结构倒塌极限产生破坏,结构在地震下的耗能能力及安全性较好。     

超高层钢骨混凝土结构设计及试验研究

介绍了超高层钢骨混凝土结构的设计和特点,制作了1∶20比例的模型,进行了振动台试验。根据试验结果,通过相似关系得到原型结构在地震作用下的动力特性与反应,随着地震作用的不断增强,结构的整体刚度不断递减,从而确定结构的薄弱部位,为超高层钢骨混凝土结构合理进行结构设计提出了参考建议。     

Shaking table test on seismic resonant behavior of core‐outrigger structure

In order to investigate disastrous seismic resonant effect of resonant ground motions on tall building structures, a 1/40 scaled planar test model of a 56‐story core‐outrigger structure was tested on shaking table considering two types of ground motions, that is, non‐resonant and resonant ground motions. The non‐resonant ground motions were chosen from far‐field natural earthquake records, whereas the resonant ground motions were generated through scaling Fourier spectra of the non‐resonant ones in a target period region covering one of the first two natural periods of the test model. The test results showed that (a) with the same small peak ground acceleration of 0.07 g, the test model exhibited significant hysteretic behavior, residual displacement, and even overturning collapse under the resonant ground motions but behaved elastically under the non‐resonant ones; (b) the first‐period resonant ground motion caused extremely large displacements on the upper floors and large moments on the lower stories, whereas the second‐period resonant ground motion resulted in extremely large accelerations on the upper and middle floors; (c) the first‐period resonant ground motion was more probable to trigger overturning collapse of the core‐outrigger system after some exterior columns had reached their axial compression strength, even for those columns on the middle stories.     

某超限高层住宅整体结构模型振动台试验研究

武汉世茂锦绣长江A2地块的1-3号超高层住宅楼属超限高层建筑工程。为研究在地震作用下的抗震性能,对其进行了缩尺(1/30)整体模型的振动台试验,研究了模型结构的动力特性以及在6度多遇、6度基本烈度、6度罕遇和7度罕遇地震作用下的动力反应。观察裂缝出现和发展情况,研究结构的破坏形式和破坏机理,指出该结构的薄弱部位,并提出设计改进建议和构造加强措施。     

软土地基上高层隔震结构模型振动台试验研究

通过对高层隔震结构模型在刚性地基和软土地基条件下进行对比振动台试验,研究软土地基上高层隔震结构的地震反应特性和隔震效果。采用叠层剪切型土箱以减小边界影响,采用粉质黏土作为模型土,考虑基底压力的相似,采用高宽比为4的5层钢框架作为上部隔震结构模型,设计了软土地基上高层隔震结构、非隔震结构以及刚性地基上隔震、非隔震结构的振动台试验模型。试验结果表明：土-结构相互作用（SSI）效应对隔震结构的影响程度较非隔震结构轻;SSI效应显著降低了隔震结构模型的自振频率、增加了体系的阻尼;软土地基上隔震结构能够有效减轻结构的地震反应,但是相对于非隔震结构的加速度反应比值增大,隔震效果降低;SSI效应可能增加也可能减小隔震结构的地震反应,不仅与地震动类型有关还与输入地震动强度相关;软土地基上高层隔震结构基础输入地震动与自由场地震动在反应谱水平上基本一致,采用自由场地震动确定基础输入地震动是可行的,且偏于安全,而非隔震结构基础输入地震动则与地基更深层的地震动接近。     

带抗拉装置高层隔震结构振动台试验研究

西昌（9度区）某高层基础隔震结构,其上部为框架-核心筒结构,总高度为58.3m（不计入隔震层）,隔震层采用铅芯橡胶隔震支座。为研究该隔震结构的抗震性能及检验带抗拉装置隔震支座的有效性,进行了缩尺比为1/15模型的模拟地震振动台试验。结果表明,隔震层降低了上部结构的加速度反应,隔震层上加速度放大系数小于0.5,可满足抗震设防烈度降低一度的设计目标;隔震结构的位移集中在隔震层,上部结构的层间位移较小,层间位移角满足规范层间位移角限值要求;隔震层力-位移滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力。罕遇地震作用下,支座出现拉应力,说明隔震结构在高烈度地震作用下存在倾覆的可能性。对角部隔震支座加装抗拉装置后,再次进行振动台试验,结果表明,抗拉装置不会对结构水平向动力特性及支座在正常受压状态下的竖向运动和水平向运动产生显著影响,通过对比证明了其在隔震支座受拉情况下提供的有效抗拉作用。