局部肘节消能装置的减振机制分析及其优化控制

传统的肘节式位移放大机构可以增大阻尼器变形从而提高结构减振效率,但其需占据较大空间,且相关的基于小变形假设的位移放大系数理论公式不能反映放大系数时变特性,难以实现几何构造优化。为此,提出一种以黏滞阻尼器为阻尼元件的局部肘节消能装置,其具有占用空间小、布置灵活等特点。基于几何关系推导局部位移放大系数解析解,并对其进行参数分析。分析结果表明：局部凸肘节消能装置的位移放大能力随下连杆与水平面夹角增大而增强,而局部凹肘节消能装置则与之相反;局部凸肘节消能装置的最优下连杆长度与装置高度之比位于［0.7,1.3］区间内,局部凹肘节消能装置的该比值约为0.7。根据改进D值法提出适用于框架结构的局部肘节消能装置层间位移放大系数计算方法。以消能装置在外部激励下最大侧移为基础,给出了针对层间位移放大系数的优化步骤,并通过算例分析验证局部肘节消能装置的可行性和几何优化方法的有效性。采用所提优化方法进行局部肘节消能装置设计,可有效增强其位移放大能力和振动控制效果。     

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。     

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。     

超高层悬臂肘节黏滞减震层的减震控制分析与设计

将悬臂肘节黏滞消能系统与超高层结构设备层相结合,形成悬臂肘节黏滞减震层方案,采用ETABS有限元程序对典型工程实例进行非线性动力时程反应分析,研究了不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞减震层对超高层结构减震效果的控制规律,对悬臂肘节型连接机构进行了支撑设计.研究结果表明:不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞减震层对超高层结构均具有良好的减震效果,地震强度越大,黏滞减震层水平抗侧刚度的突变程度越小;不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞消能系统均能实现良好的变形放大效率,速度指数为0.3的黏滞阻尼器在设防地震和罕遇地震下变形放大效率较优,此时悬臂肘节黏滞减震层在设防地震下的减震效果最好,其次是多遇地震,罕遇地震时减震效果相对略小;给出了悬臂肘节连接机构的支撑设计方法,为类似工程实践提供参考.     

位移放大型扇形阻尼器在预制装配式结构中的设计与应用

基于预制装配式结构在小震作用下的位移较小,消能阻尼器无法充分的发挥耗能性能这一问题,本文提出一种基于位移放大装置的扇形铅粘弹性阻尼器的设计方法,通过理论分析对位移放大装置的放大系数进行计算验证。通过对位移放大型扇形阻尼器的阻尼力与耗能能力进行分析,得出一种能量等值的阻尼器参数模拟方法。在多遇地震情况下,位移放大型扇形阻尼器拥有更好的耗能减震效果,且减震效果优于普通扇形阻尼器。     

新型蝶形金属阻尼器力学性能试验及其应用研究

文章提出一种新型蝶形金属阻尼器(butterfly metallic damper, BMD),其由连接端头、传动部件及U形金属耗能元件共同组成。具有耗能功效的U形金属元件通过高强螺栓与传动部件相互连接。因此,BMD阻尼器中的耗能元件具有较好的装配性能及震后可快速更换的特点。通过试验结合数值仿真的形式系统研究U形金属元件平直段长度、宽度、厚度及高度等参数对其减震耗能的影响规律。以多层框架为例,对比分析在地震作用下以不同形式(对角撑、肘节式、多重肘节式)安装BMD阻尼器对框架结构层间位移的降低效果。研究结果表明：在循环荷载作用下BMD阻尼器具有稳定的滞回性能、滞回曲线饱满且无捏缩现象;相对于对角撑的安装方式,肘节式及多重肘节式系统可有效放大BMD阻尼器的端头相对位移,从而提升其滞回耗能能力;安装BMD阻尼器可明显降低框架结构在其安装平面内的层间位移响应。     

昆明某高层建筑消能减震设计

昆明某高层建筑消能减震结构共布置84个黏滞阻尼器,阻尼器采用肘接布置形式。针对该消能减震结构的抗震性能,分别采用ETABS和Perform 3D软件对结构在小震和大震作用下的结构响应进行分析,采用两种方法对附加阻尼比进行计算。分析结果表明:消能减震结构的楼层剪力、楼层弯矩、楼层位移及层间位移角均减小20%以上,具有良好的减震效果。小震作用下,结构各响应均满足规范限值要求,附加阻尼比满足设计4%要求,能够达到"小震不坏"的设计目标。大震作用下,结构层间位移角满足规范限值要求,基底剪力和顶层位移变化稳定,屈服过程总体上符合连梁、框架梁、剪力墙和框架柱依次屈服的机制,能够达到"大震不倒"的设计目标。本工程主体结构抗震构造措施不应降低。肘接式支撑放大了阻尼器的变形,增加了阻尼器耗能效率,小震作用下阻尼器位移是层间位移的2.43倍,大震作用下阻尼器位移是层间位移的1.74倍。     

罕遇地震作用下某超高层框架-核心筒结构混合减震控制研究

针对某293.2m超高层框架-核心筒结构,建立了PERFORM-3D三维弹塑性有限元分析模型,在罕遇地震作用下进行了弹塑性动力时程分析,对比了原结构和混合减震控制结构的层间位移角、基底剪力和结构性能水准,分析了消能构件的滞回耗能特性。结果表明:所建的有限元模型有较高的准确性;混合减震控制结构层间位移角计算结果均1/100,满足规范要求;防屈曲支撑(BRB)和黏滞阻尼器(FVD)均充分发挥了耗能特性;肘节式安装形式黏滞阻尼器具有放大黏滞阻尼器输出位移的特性;罕遇地震作用下,大量梁发生弯曲屈服,剪力墙和框架柱均处于弹性状态。     

超高层建筑基于性能的组合消能减震结构设计及其应用

组合消能减震是在结构中组合应用速度型阻尼器和位移型阻尼器,地震作用下参与结构耗能,降低结构地震响应。基于性能的组合消能减震设计是从性能化设计理念出发,通过调整消能减震装置在结构中的布置位置和力学特性参数,在不同水准地震作用下分阶段发挥各阻尼器的作用,满足结构受力变形要求,提高结构抗震性能。以云南省昆明市一超高层建筑为工程背景,在结构中同时布置了速度型阻尼器和位移型阻尼器,研究了不同类型减震装置在结构中的较优布置位置,结果表明:本工程采用组合消能减震技术后,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,各类减震装置均能充分参与结构耗能,相比传统抗震结构,其地震响应和构件损伤可得到更好的控制,整体结构能够满足预期抗震性能目标要求。     

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。     

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。     

位移放大型粘弹性阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

提出一种新型位移放大型粘弹性阻尼器,对附加位移放大装置的粘弹性阻尼器进行阻尼力理论公式推导。基于能量等效原则,针对位移放大型粘弹性阻尼器减震结构提出一种简化计算的等效能量法。本文关注结构层加速度,层间位移,层间剪力以及阻尼器的耗能。采用两种模型,验证等效能量法的有效性和分析精度。分析结果表明,新方法计算结果与传统方法计算结果相近。并通过有限元软件ABAQUS对一12层设置传统粘弹性阻尼器与附加位移放大装置粘弹性阻尼器的框架减震结构进行对比分析。结果表明:附加位移放大装置的粘弹性阻尼器能更有效地减小结构的层间位移、层间剪力、层加速度等结构动力响应,且耗能更为显著。     

带肘节式耗能支撑的超高层结构抗风抗震分析

针对某超高层结构舒适度和多遇地震下层间位移角超限,基于实际工程引入消能减震(振)措施,建立有限元分析模型,对比分析了肘节式耗能支撑和人字形耗能支撑两种方案在十年一遇风荷载、五十年一遇风荷载、多遇地震下的消能减震(振)效果。结果表明,与人字形连接形式相比,肘节式支撑更能充分发挥黏滞阻尼器耗能性能,显著改善结构舒适度,有效降低结构地震响应,阻尼器耗能最大提高843%,可为同类工程提供一定参考。     

基于位移控制的消能减震结构简化设计方法

针对以往使用的基于粘滞阻尼器的消能减震结构设计方法,容易受到非结构构件影响,对电器造成破坏,面对该问题,对基于位移的消能减震结构简化设计方法进行研究.依据基于位移的消能减震设计原理,设计以阻尼填充墙和功能自恢复连梁结构体系等为主的结构,并设计基于位移的消能减震流程.由实验结果可知,该方法横向和纵向层间位移角与理想情况基...     

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。     

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。     

基于层间有害位移的黏滞阻尼器配置

高层建筑的水平层间位移中包含着有害位移和无害位移两部分,且在结构上部往往是后者比例大于前者。结构层间设置的消能支撑耗能特性只取决于有害位移,这就导致快速估算由该层竖向构件的弯曲和剪切变形引起的有害位移显得很有意义。就此提出了一种高层建筑结构在地震作用下层间水平变形有害位移简便计算方法,据此讨论了高层建筑结构层间优化配置黏滞阻尼器问题。通过找出水平地震作用下高层建筑每层的有害位移,根据减震结构的层间位移减小需求目标估算结构所需的附加阻尼比,进而得到需要的层间阻尼力,据此来确定阻尼器的参数和数量。运用该方法对一幢经历东日本311大地震且有时程记录的日本高层钢结构,进行了优化配置层间黏滞阻尼器减震分析,以此验证本文建议方法的有效性。     

结构消能减震结合整体分析的优化设计方法

结合某9层框架结构进行消能减震设计,从对其地震波的选取到消能减震方案的初步设计再到优化进行了阐述,对比分析了结构的层剪力、层间位移角、附加阻尼比以及结构在不同地震波下的黏滞阻尼器位移以及出力等关键问题。对如何结合结构整体分析,减少不必要黏滞阻尼器的使用,从而减少工程造价优化设计进行了一定的分析。     

位移型阻尼器出平面力学特性对消能减震效果影响之探讨

自从消能减震技术开始研究发展以来,除了隔震器以外,一般将阻尼器都视为单方向的消能,亦即沿着框架的平面方向消能。由于应用平面框架的概念,对于阻尼器出平面的方向皆视为不受地震力作用而忽视阻尼器出平面的力学特性。然而,由于建筑结构体系的复杂及不规则以及应用平面框架理论有其条件的限制,目前的建筑结构大部分已经不再适用平面框架的理论,因此可想而知,阻尼器出平面方向的力学特性对于消能减震结构在地震作用下的行为会有所影响,对于阻尼器在地震作用下的非线性行为亦会造成影响。本文主要探讨有关位移型阻尼器出平面方向的力学特性对位移型阻尼器的消能减震效果所造成的影响,并探讨在考虑位移型阻尼器双方向力学特性下,加装位移型阻尼器的消能减震结构在地震作用下的非线性行为,并与过去只考虑位移型阻尼器单向消能的情况做比较,以了解在实际的消能减震结构的消能减震设计上,考虑位移型阻尼器双方向力学特性的重要性及其必要性。     

新疆某学校教学楼消能减震分析

软钢阻尼器利用了低屈服点钢材屈服后延性好、变形能力强的特点,通过滞回变形实现整体结构的消能减震。其作为一种研究较为成熟,性能优越且成本较低的阻尼产品,有着良好的应用前景。文中以新疆某学校教学楼中布置软钢阻尼器的消能减震设计为例,利用ETABS软件建立有限元分析模型。对比了非减震结构与减震结构的地震响应,并分别对不同程度地震作用下的减震结构进行时程分析。结果表明,地震发生时软钢阻尼器滞回环形状饱满,耗能能力强。设置软钢阻尼器的结构消能减震效果良好,结构的层间位移角均未超过抗震性能目标中规定的限值。