内藏X形软钢板铅复合耗能器的试验研究

遵循“综合利用不同耗能原理或机制来设计新型耗能减震器”思想,研制了内藏X形软钢板铅复合耗能器,并对三种不同构造方式的软钢铅复合耗能器以及一种软钢组合耗能器进行了循环加载的对比试验,分析了这四种耗能器的工作性能与耗能性能,揭示了耗能机制。研究结果表明：内藏X形软钢板铅复合耗能器具有初始刚度较大、极限承载力较高、变形能力与耗能性能良好的特点。因为这种耗能器造价低廉、构造简单、安装方便,有一定的应用价值。     

新型分阶段屈服金属阻尼器力学性能试验研究

为实现不同地震作用下的减震设防目标,提出了一种新型分阶段屈服金属阻尼器,由2组三角形耗能钢板组成,通过低周往复荷载试验对其进行了力学性能研究,揭示了其分阶段屈服工作原理,研究了其滞回性能和抗疲劳性能。试验结果表明：该阻尼器能有效实现分阶段屈服耗能,小位移下,屈服耗能的同时附加给主体结构的刚度小;大位移时,滞回曲线饱满稳定,相比于2组耗能钢板串联,极限位移更大,变形能力强,抗疲劳性能好。在材性试验和理论分析的基础上,提出了阻尼器恢复力模型,与试验滞回曲线吻合较好,为下一步用于结构减震控制研究提供基础。     

工字型钢铅组合耗能器的非线性有限元模拟

钢铅组合耗能器将钢和铅2种材料巧妙地进行组合,具有制作工艺简单、经济性好等优点。在一种工字型钢铅组合耗能器试验研究的基础上,借助有限元分析软件ANSYS,考虑钢和铅2种材料本构模型的非线性以及2种材料之间的接触作用,建立了这种耗能器的非线性有限元计算模型,对耗能器进行数值模拟;在此基础上对安装耗能器的Benchmark结构进行了地震反应分析。研究结果表明建立的有限元模型能够准确描述耗能器的力学性能,耗能器具有良好的滞回性能和稳定的耗能特性,是一种优良的耗能元件;工字型钢铅组合耗能器减震效果明显。     

Y形偏心钢支撑RC框架结构滞回性能试验研究

为了研究耗能段与RC框架梁采用不同连接节点形式对Y形偏心钢支撑RC框架结构滞回性能的影响,进行了2榀1/3缩尺Y形偏心钢支撑RC框架的低周反复荷载试验。介绍了试验过程,分析了试件在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。试验结果表明:应用Y形偏心钢支撑加固RC框架合理可行,Y形偏心钢支撑承担了结构80%以上的水平荷载;U型外包钢与框架横梁连接的试件连接节点承载能力较高,耗能段耗能充分,结构的滞回曲线饱满;钢板与框架横梁底部连接的试件滞回曲线捏缩,耗能段耗能不充分,结构整体耗能能力差;U形外包钢与框架横梁连接的试件,耗能段破坏导致结构失效;钢板与框架梁底部连接的试件,连接节点破坏导致结构失效。     

两类铅阻尼器的滞回性能研究

在研制一套具有竖向耗能能力的抗倾覆装置过程中,针对该装置对阻尼器的要求,设计了两种铅阻尼器,铅剪切阻尼器和钢铅组合耗能器。根据实验得出的两种铅阻尼器的滞回曲线的基础上,简化滞回规则,并通过算例分析,给出控制效果分析。分析表明,两种阻尼器对结构的竖向震动起到了一定的控制效果,适合工程应用。     

设置铅阻尼器的某常规岛主厂房耗能减震分析

铅阻尼器是一种滞回性能稳定、构造简单和受环境影响较小的耗能减震装置。为了研究铅阻尼器在常规岛主厂房中的耗能减震效果,本文采用非线性分析软件ABAQUS对设置铅阻尼器的某常规岛主厂房结构进行了罕遇地震作用下的有限元分析,对比不同地震波作用下的结构弹塑性分析结果。结果表明:设置铅阻尼器以后,结构的抗震性能显著提高,研究为铅阻尼器在常规岛主厂房结构中的应用提供了成功的工程案例,其设计思路可以为常规岛主厂房结构的减震提供有益的借鉴和参考。     

变截面屈服L形金属阻尼器力学性能试验研究

针对常规金属阻尼器设计位移较小、抗疲劳性能差和制作安装复杂等不足,基于变截面塑性屈服设计思想提出一种L形金属阻尼器。在初步给出其工作机理及构造形式的基础上,设计并制作3组不同设计参数的L形钢阻尼器试件,通过拟静力试验研究其滞回规律、耗能能力和抗疲劳特性,分析了各项工作性能指标对设计参数的敏感性。试验结果表明:L形钢阻尼器能够实现变截面屈服及大位移变形,其滞回曲线呈饱满纺锤形,恢复力退化小,黏滞阻尼系数可稳定在0.5附近,具有良好的耗能能力和抗疲劳性能;该阻尼器初始刚度大,可满足结构不同抗震位移设计需求;影响该阻尼器滞回特性及抗疲劳性能的主要参数为L形耗能钢板高度和厚度。本文工作对结构抗震加固和减震设计提供了一种新的选择。     

轴向布置金属阻尼器力学性能研究

基于当前金属屈服消能器的应用特点和使用限制,提出一种轴向布置的金属阻尼器,其主要构造特征为耗能钢板直接与连接钢支撑组合,使得支撑与阻尼器组合为单一减震构件,解决了金属阻尼器需要斜撑对称布置的技术问题。推导了轴向布置金属阻尼器的屈服承载力、刚度计算公式;进行了构件的低周往复荷载试验,得到了轴向布置金属阻尼器的滞回曲线和骨架曲线,试验结果验证了有限元分析结果的准确性。同时,试验结果表明:轴向布置的金属阻尼器具有良好的延性和稳定的滞回性能。采用ABAQUS有限元软件对12组不同参数的轴向布置金属阻尼器进行数值模拟,研究了耗能板的不同布置方式、数量、耗能形式对阻尼器力学性能的影响,结果表明,耗能板宽厚比是轴向布置金属阻尼器滞回性能的最主要影响因素。     

钢管混凝土边框内藏带斜肋钢板中高剪力墙抗震性能试验

提出了钢管混凝土边框内藏斜撑肋钢板组合中高剪力墙.为研究这种组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同构造的中高剪力墙模型低周反复荷载试验.分析了试件的损伤特征、承载力、耗能、滞回特性,提出了正截面抗弯承载力计算模型,计算结果与试验符合较好.研究表明:钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙具有较高的承载力和良好的耗能性能;钢管混凝土边框内藏带斜撑肋钢板中高剪力墙,适于在墙体厚度小于钢管尺寸或内藏钢板厚度较薄的“强边框、弱墙体”情况下应用,可明显减轻钢管混凝土边框底部的损伤,延缓墙体性能退化,提高组合剪力墙的抗震能力.     

新型人字支撑复合结构抗震性能的拟静力试验研究

针对用于代替粘土砖住宅结构的新型人字支撑复合结构进行了模拟地震作用的拟静力试验,研究了其结构性能.试验采用1∶ 2的缩尺模型,根据抗震试验规程设计了试验方案.基于试验结果,将新型复合结构的受力特征分为4个阶段,绘出了试件的滞回曲线及各部分钢筋的滞回曲线,计算了结构的耗能系数,分析研究了复合结构的受力性能及破坏机构.得出复合结构具有"强柱、中梁、弱支撑"多道抗震防线的抗震性能及较好的耗能能力,可以用于多层住宅结构.     

两类铅阻尼器试验研究

在研制一套具有竖向耗能能力的抗倾覆装置过程中,针对该装置对阻尼器的要求,设计了两种铅阻尼器,铅剪切阻尼器和钢铅组合耗能器。为了了解两种阻尼器的力学性能,对这两种铅阻尼器分别进行了静力加载、静力反复荷载、动力性能实验以及MTS实验。实验分析结果表明,这两类阻尼器工艺简单,滞回环较为丰满,均能达到位移小阻尼力大、耗能稳定的目的,符合装置要求,适合于在工程中广泛应用。     

Dynamic analysis method of a combined energy dissipation system and its experimental verification

A combined energy dissipation system is developed in this paper. In this system lead rubber dampers and their parallel connection with oil dampers are used in the braces of a structural frame. A dynamic analysis method of the system, including the modelling of the lead rubber damper and the oil damper, is proposed. In the analysis method, the restoring force characterestics of the lead rubber damper is simulated by the Bouc–Wen hysteretic model, and the behaviour of the oil damper is simulated by a velocity and displacement‐related model in which the contributions of the oil damper to the damping force and stiffness of the system are considered. A series of shaking table tests of a three‐storey steel frame with the combined energy dissipation system are carried out to evaluate the performance of the system and to verify the analysis method. The test and analysis show that the performance of the combined energy dissipation system is quite satisfactory and there is a good agreement between the analysis and test results, which indicates that the analysis method proposed in this paper is valid and suitable for the dynamic analysis of the combined energy dissipation system. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

新型开孔H型钢阻尼器有限元分析

设计了分别开椭圆形孔和菱形孔的2种新型H型钢耗能器,阐述了它们的构造与耗能原理。采用有限元软件ABAQUS对开椭圆形孔、菱形孔和条形孔这3种新型耗能器的耗能性能进行数值分析,研究了开孔形状、肢宽与肢高等参数对新型耗能器耗能性能的影响。分析结果表明：新型H型钢耗能器具有饱满的滞回曲线,屈服位移较小、耗能性能稳定,耗能器的屈服位移、初始刚度和等效阻尼比随各肢钢板宽度增大（或高度减小）而增大;在开孔率相近或者肢宽相同的情况下,菱形孔H型钢耗能器的等效阻尼比要比条形孔和椭圆形孔的大,且应力分布更加均匀。     

低屈服点钢剪切板阻尼器滞回性能试验研究

为改善传统滞变型阻尼器在小振动变形时不明显的耗能效果,利用国产低屈服点钢设计了5个剪切板阻尼器（LYPSSP）,并对其进行低周往复循环荷载试验,重点考察阻尼器核心板连接方式、高厚比、十字加劲肋对其滞回性能的影响。研究结果表明：核心板与翼缘板通过熔透焊缝连接与螺栓连接相比,构造简单、可靠度高且易加工;由国产低屈服点钢制作的剪切板阻尼器滞回曲线饱满,耗能性能好,在同一位移级别下循环的滞回曲线基本上重合,稳定性好,并且在整个循环加载过程中,强化现象非常明显,破坏之前也没有出现强度和刚度的突然改变;以P/Py为设计目标时,核心板高厚比越小、面外屈曲越小,滞回曲线就越饱满,耗能性能就越好;根据等效粘滞阻尼器系数和平均耗能指数,能够对阻尼器的耗能性能很好地做出评价。     

菱形开洞软钢阻尼器及其在结构减震中的模拟分析

提出了菱形开洞加劲软钢阻尼器及其在整体结构中的数值模拟方法,并据此对菱形开洞软钢阻尼器的循环加载试验以及安装阻尼器的钢框架结构的震动台试验进行了模拟分析。验证了使用AN-SYS有限元程序进行数值模拟分析的可行性和准确性,同时证明了菱形开洞软钢阻尼器具有良好的滞回性能,在整体结构中能够达到较好的减震效果。     

采用软钢阻尼器连接的L形装配式剪力墙抗震性能试验研究

基于"强水平缝弱竖向缝"的设计理念,对采用软钢阻尼器直接连接腹板墙和翼缘墙的L形装配式剪力墙试件进行低周反复荷载试验。试验结果表明试件的整体工作性能良好,其位移延性系数均大于2.6,具有良好的变形性能;阻尼器平面内工作性能良好,能够实现屈服耗能。设计中应考虑阻尼器的屈服力对单片墙肢轴压比的影响,以满足规范对试件轴压比的要求,同时避免试件在两个加载方向的承载力产生较大差异。     

双曲型不锈钢管铅阻尼器性能研究

提出一种双曲型不锈钢管铅阻尼器,阐述了其构造与特点。采用ABAQUS有限元分析软件,对双曲型不锈钢管铅阻尼器和普通钢管铅阻尼器及设过渡段(A类构造)、不设过渡段(B类构造)的双曲型不锈钢管铅阻尼器进行对比分析。结果表明:双曲型不锈钢管铅阻尼器滞回曲线对称、饱满,在小位移下即进入屈服耗能,具有优异且稳定的耗能能力;当阻尼器初始屈服承载力相等时,双曲型不锈钢管铅阻尼器在更小的位移下进入较稳定的耗能状态,提供更大的稳定屈服承载力;A、B类构造的双曲型不锈钢管铅阻尼器均具有优异的力学性能,B类构造可降低不锈钢和铅芯的用量,简化加工工艺,提高其经济性。     

铅橡胶复合阻尼器的性能试验研究

介绍作者提出的铅橡胶复合阻尼器的构造与耗能原理，通过不同形状，不同大小铅心的8个铅橡胶复合阻尼器的循环荷载试验，研究了频率、应变幅值、循环次数、铅芯直径、竖向压力等对铅橡胶复合阻尼器的影响规律。研究结果表明，铅橡胶复合阻尼器工作性能稳定，耗能性能和抗疲劳性能好。