位移放大型油阻尼器减震结构减震效应分析

针对高层结构在地震作用下层间位移较小,阻尼器性能无法充分发挥的特点,提出一种用于油阻尼器的位移放大装置,可使油阻尼器两端的相对位移放大,提高其产生的阻尼力和耗能能力。以某实际工程结构为背景,基于SAP2000建立其多质点有限元模型,分析两种减震方案在3条地震波作用下的最大层间位移角、基底剪力、加速度放大系数、滞回曲线、能量耗散曲线,以检验位移放大型油阻尼器对结构地震响应的减震效应。结果表明,位移放大型油阻尼器能以更少的布置数量满足减震设计要求,同时获得较普通油阻尼器更为理想的减震效果。     

考虑SSI效应的设圈梁构造柱农村民居振动台试验研究

将参数化建模的方法引入减震结构的分析与设计中,通过预设目标和迭代优化计算,以天水市某高层住宅消能减震结构为例,寻找最优的阻尼器布置方案。为评估和验证该消能减震结构的抗震性能,分别采用Perform 3D和ETABS等软件分析结构在多遇和罕遇地震作用下的结构响应,分析结果表明：小震作用下,消能减震结构的楼层位移、层间位移角、楼层弯矩及楼层剪力均减小6.5%以上,达到了设计要求;大震作用下,结构框架柱、框架梁、剪力墙和阻尼器能够满足既定的性能要求,层间位移角满足规范限值,能够达到“大震不倒”的设计目标,研究结果为实际工程预设减震目标和阻尼器优化布置提供参考。     

中间柱型黏滞阻尼器装配式钢框架减震性能研究

为研究黏滞阻尼器与装配式钢框架中间柱式连接的整体抗震性能,且跨内不同位置的减震效率,设计出3个足尺的三层装配式钢框架结构:无控结构、柱靠边布置结构和柱居中布置结构,利用振动试验台对其进行测试,对比研究模型结构的地震反应,并采用有限元软件SAP2000进行模拟验证。试验和数值模拟结果均表明:无控结构在地震输入下地震反应较大,对其附设黏滞阻尼器后,地震响应得到有效控制,且柱居中布置结构的附加阻尼比高于柱靠边布置结构,其减震效果更优。     

铅阻尼器在超高层结构中的应用研究

为了研究铅阻尼器在超高层结构中的耗能减震效果,采用非线性分析软件PERFORM-3D对超高层结构进行了罕遇地震作用下的有限元分析,对比了不同地震波作用下的结构弹塑性分析结果。分析结果表明:设置铅阻尼器的超高层建筑结构的抗震性能有了很大的提高,在罕遇地震作用下能够满足"大震不倒"的性能要求。研究为铅阻尼器在超高层结构中的应用提供了成功的工程案例,其设计思路可以为超高层结构的减震控制提供有益的借鉴和参考。     

某耗能减震框肢剪力墙转换结构分析

采用复合型铅粘弹性阻尼器对带转换层框肢剪力墙结构的某酒店进行了耗能减震设计,对耗能减震结构和钢支撑结构进行了对比分析,包括反应谱和局部非线性多遇地震作用和罕遇地震作用下的时程分析。结果表明,底部框架结构布置复合型铅粘弹性阻尼器后,在多遇和罕遇地震情况下层间位移能满足《建筑抗震设计规范》要求,并且采用耗能减震结构能优化整体结构,不会对转换层上部结构产生不利的影响,能更好地改善结构的抗震性能。     

电磁惯质阻尼器在结构中位置优化以及减震分析

近年来,电磁惯质阻尼器(Electromagnetic Inerter Damper,EMID)的力学模型在土木工程减振研究领域已取得一定的研究成果,成为了一种十分有效的惯性质量减震装置。为了更好地发挥EMID减震效果,在以层间位移角为控制目标函数和相同阻尼器参数下,采用均匀布置与权系数布置、迭代法以及基于遗传算法的阻尼器位置优化布置四种布置方案对EMID在多自由度结构中安装位置进行优化布置,随后引入四个抗震性能评价指标对十自由度结构在四种位置布置方案下的减震效果进行分析比较。最后选出一种最优的阻尼器位置布置方案,进行十自由度结构控制参数变量仿真分析,分析了EMID在相同惯质不同电磁阻尼力和相同电磁阻尼力不同惯质的条件下的减震效果,为EMID的后续研究和其工程实际应用提供一定的理论基础。     

多维地震作用下大跨空间结构的减震控制分析

考虑到多维地震输入对网架结构的不利影响,基于形状记忆合金超弹性,研制出一种兼具自复位、高耗能及放大功能于一体的形状记忆合金复合黏滞阻尼器(Hybrid Shape Memory Alloy Viscous Dampers,简称HSMAVD),并通过试验研究该阻尼器在循环荷载作用下的力学性能;然后以平面四角锥网架模型为基础,将该阻尼器替换部分网架结构杆件,并分析该阻尼器减震控制效果。结果表明形状记忆合金与黏滞阻尼器复合后具有良好的协同工作能力,可有效发挥形状记忆合金的超弹性和黏滞阻尼器的速度相关特性,使其具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力;采用阻尼杆件替换原杆件的方法既能对结构进行有效的减震控制,又不改变原有的结构形式,是一种优越的减震控制方法,并为HSMAVD被动控制系统在结构抗震中的实际应用提供新思路。     

台湾某钢框架大楼采用阻尼器补强结构减震效果评析

阻尼器是一种效果良好的减震装置,将阻尼器安装于结构中能够适时为结构体系提供阻尼力,从而减小地震作用对结构的破坏。黏滞阻尼器对振动的反应比较敏感,在结构受到较小振动时就可以发挥其减震效果,其阻尼力会随着振动周期和使用状态温度的不同而变化。当地震发生时,安装在结构中的阻尼器会消减地震作用,降低传导到主结构体系的地震能量,减小结构相对位移。本文介绍了黏滞阻尼器的工作原理和安装有黏滞阻尼器的结构体系的阻尼比的计算方法,对减震结构的减震效果的评析方法做出探讨,并以一安装有黏滞阻尼器的台湾某既有钢框架结构为例,分析了(1)该结构在遭受地震作用时的地震反应;(2)该结构体系在不同地震作用水平时的阻尼比,包括主体结构阻尼比和黏滞阻尼器阻尼比;(3)结构安装黏滞阻尼器后的减震效果。实例对本文的减震评析方法和减震效果进行了说明和分析,计算及分析结果表明利用黏滞阻尼器加固既有结构能够取得较好的减震效果,本文所提减震效果评析方法是一种实用有效的评析方法,对类似工程的减震评析具有一定的参考价值。     

具位移放大机制的流体黏滞阻尼器性能及减震效果分析

为了解决结构层间位移过小对阻尼器性能发挥的影响,依据机械原理,应用齿轮机构,提出了1种新型具位移放大机制的流体黏滞阻尼器,然后根据幂律流体的本构关系,推导了阻尼器力学模型并分析了其耗能减震能力,结果表明该阻尼器耗能能力可放大λ~(1.2)~λ~2倍,其中λ为大小齿轮的直径比。最后选择一12层钢筋混凝土框架结构,分别按不安装黏滞阻尼器、安装普通黏滞阻尼器和安装位移放大2倍黏滞阻尼器3种工况进行多遇和罕遇水准下的时程分析,分析结果表明:安装黏滞阻尼器结构的层间位移角均有不同程度的减小,位移放大2倍黏滞阻尼器减震效果优于位移未放大的黏滞阻尼器,多遇地震水准下的减震效果好于罕遇地震水准下的减震效果;安装位移放大黏滞阻尼器,对顶层的加速度控制效果较其它楼层的好,对层间位移的控制效果好于对加速度的控制效果。     

偏心结构减震设计中粘弹性阻尼器的优化布置

偏心结构在地震作用下的扭转效应过大会导致结构抗震性能的退化,加速结构的破坏。为有效控制偏心结构在地震作用下的平扭耦联反应,根据粘弹性阻尼结构的性能与特点,采用3种不同的控制函数对偏心结构进行了阻尼器的优化布置,并以一个6层的偏心结构为例,比较了不同控制函数下结构的减震效果。结果表明,3种不同的目标控制函数均可有效控制偏心结构的平扭耦联效应,减小结构的扭转反应,所得结果可为实际工程粘弹性阻尼器的优化布置提供有益参考。     

Parametric investigation of the stability of classical columns under harmonic and earthquake excitations

The seismic response of free‐standing classical columns is analysed numerically through implementation of the distinct element method. Typical sections of two ancient temples are modelled and studied parametrically, in order to identify the main factors affecting the stability and to improve our understanding of the earthquake behaviour of such structures. The models were first subjected to harmonic base motions. The analysis showed that, for frequencies usually encountered in earthquake motions, intact multi‐drum free‐standing columns can withstand large amplitude harmonic excitations without collapse. The dynamic resistance decreases rapidly as the period of the harmonic excitation increases. Imperfections, such as initial tilt of the column or loss of contact area due to edge damage, also reduce the stability of the system significantly. The effects of such imperfections could be additive and the cumulative effect of many imperfections may render deteriorating abandoned monuments vulnerable to earthquakes. The response of more complete sections of the temple, such as two columns coupled with an architrave, did not deviate systematically from that of the single multi‐drum column or indeed of the equivalent single block. Therefore, a much simpler single block analysis can be used to size‐up the seismic threat to the monument. The model of the column of the Temple of Apollo at Bassae was also tested under recorded earthquake motions by scaling‐up the acceleration amplitude progressively until collapse of the column. It was found that the columns are particularly vulnerable to long‐period impulsive earthquake motions. A comparison of the instability thresholds associated with harmonic excitations and earthquake motions throws more light onto the dynamic response: it appears that around three cycles of monochromatic excitation at the predominant period of the expected earthquake motions lead to a gross prediction of the stability of a classical column during an earthquake. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

金属阻尼器在高烈度区学校建筑的应用研究

提高学校公共建筑在地震作用下的抗震能力是自汶川地震后一直备受关注的研究课题。高烈度地区对地震设防烈度要求较高,该类建筑的结构抗震设计难度较大。通过对常规框架结构方案及增设金属阻尼器的消能减震方案进行对比分析,发现在地震作用下阻尼器发生剪切变形,小震工况即屈服耗能,能够提供1%的附加阻尼比。相比于传统框架结构,消能减震方案能够有效减小结构构件的尺寸,进而满足学校建筑对于净高的要求。在罕遇地震作用下,该结构体系满足"强柱弱梁"的设计准则,结构位移角满足规范要求,抗震性能较纯框架结构好。研究结论可为金属阻尼器的设计和进一步研究提供参考。     

粘滞阻尼耗能连梁的超高层结构减震性能研究

连梁作为剪力墙结构中的抗震第一道防线,其承载力和耗能能力对整体结构的抗震性能有重要影响。本文提出在连梁中附设粘滞阻尼器,利用阻尼器发生竖向剪切变形而耗能。结合实际工程研究粘滞阻尼耗能连梁的性能,采用ETABS和PERFORM-3D软件对粘滞阻尼耗能连梁结构与传统连梁结构进行有限元模拟对比分析,并对粘滞阻尼耗能连梁的各项最优参数进行研究。结果表明:粘滞阻尼耗能连梁充分发挥耗能作用,整体结构具有良好的抗震性能,与传统连梁结构相比,主体结构的弹性耗能得到明显降低。平面布置方式、竖向布置方式、阻尼器参数的选取对附设粘滞阻尼耗能连梁的框架-核心筒结构减震效果影响较大,合理选择这些参数可以使耗能结构减震效果最优。     

特高压互连电气设备减震性能振动台试验

为研究铅金属减震器对特高压互连电气设备的减震效果,进行由硬管母线连接的特高压避雷器设备和电容式电压互感器设备组成的互连耦合体系的地震模拟振动台试验。通过白噪声扫频、抗震及减震试验,测定互连耦合体系抗震结构及减震结构的自振频率以及关键部位的应变、加速度响应。试验结果表明:抗震结构中避雷器设备的最大应变响应大于互感器设备,互连耦合体系中的避雷器设备属于易损设备;安装减震器后互连设备频率降低幅度较小,减震器基本不会影响电气设备的正常运行;安装减震器后互连耦合体系中的避雷器设备和互感器设备在较大峰值加速度地震波作用下,设备顶端加速度响应和最大应变响应均有较大幅度的降低,避雷器设备和互感器设备的最大应变响应的减震效率分别为75%和50%,减震效果显著,减震器的应用大幅提升了互连耦合体系的抗震能力。     

相邻结构地震反应MR阻尼器控制的仿真分析

本文仿真分析了应用磁流变(MR)阻尼器对相邻结构地震反应的控制效果,为进一步开展模型试验研究奠定了基础。建立了地震激励下相邻结构MR阻尼器控制系统的运动方程,提出了描述MR阻尼器阻尼力滞回特性的改进S igmoid模型,分别对应用开关控制、半主动控制以及最小或最大电流被动控制的四种控制方法的相邻结构地震反应的控制效果进行了仿真分析。结果表明,在相邻结构间连接安装MR阻尼器可以有效地控制相邻结构的地震反应,且开关控制方法和半主动控制方法的控制效果均好于两种被动控制方法,体现了MR阻尼器阻尼力可调的优点;在四种控制方法中,半主动控制方法的控制效果最好,体现了MR阻尼器阻尼力具有连续调节能力的优点;若能解决MR阻尼器的剩磁问题,半主动控制方法的控制效果会得到进一步的提高。     

用于高压电气设备的剪切型铅减震器性能影响研究

作为重要的电气设备抗震技术产品,剪切型铅减震器能够有效降低电气设备的地震响应。但随着电气设备电压等级的提高,设备结构规格不断增大,其地震作用力显著增大,对电气设备安装的减震器性能提出了更高要求。通过剪切型铅减震器的低周反复加载试验研究,分析其受力模型,对比减震器在不同加载频率下的力学和阻尼耗能性能,并根据试验结果提出优化工艺,进一步提高减震器性能,为电气设备抗震能力的提高提供更可靠的技术保障     

软土地铁车站中柱在强震作用下的响应研究

将汶川地震时获得的地震波作为输入波,利用FLAC^3D软件对软土典型地铁车站中柱进行强震响应的三维数值模拟。土体采用D—P本构模型,车站结构采用弹性模型,并选用瑞利阻尼和Hardin／Drnevich模型的滞后阻尼来实现土在循环动荷载下的滞回和非线性。计算结果包括中柱的相对变形、轴力、剪力、弯矩及车站中柱的加速度响应规律。结果表明：下层中柱是地铁车站受地震波作用时最为薄弱的构件,并且中柱的破坏系水平向地震波和竖直向地震波共同作用的结果。     

Seismic design and evaluation of steel moment‐resisting frames with compressed elastomer dampers

This paper evaluates the hysteretic behavior of an innovative compressed elastomer structural damper and its applicability to seismic‐resistant design of steel moment‐resisting frames (MRFs). The damper is constructed by precompressing a high‐damping elastomeric material into steel tubes. This innovative construction results in viscous‐like damping under small strains and friction‐like damping under large strains. A rate‐dependent hysteretic model for the compressed elastomer damper, formed from a parallel combination of a modified Bouc–Wen model and a non‐linear dashpot is presented. The model is calibrated using test data obtained under sinusoidal loading at different amplitudes and frequencies. This model is incorporated in the OpenSees [17] computer program for use in seismic response analyses of steel MRF buildings with compressed elastomer dampers. A simplified design procedure was used to design seven different systems of steel MRFs combined with compressed elastomer dampers in which the properties of the MRFs and dampers were varied. The combined systems are designed to achieve performance, which is similar to or better than the performance of conventional steel MRFs designed according to current seismic codes. Based on the results of nonlinear seismic response analyses, under both the design basis earthquake and the maximum considered earthquake, target properties for a new generation of compressed elastomer dampers are defined. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.