新型半主动调谐质量阻尼器减震性能的数值模拟

为了改良被动式调谐质量阻尼器(TMD)对建筑结构的减震效果,本文提出了一种新型的可实时调节频率和电涡流阻尼的半主动调谐质量阻尼器(SATMD)。由Hilbert-Huang变换(HHT)识别出结构的瞬时频率,通过基于HHT的控制算法实时调节SATMD的质量进行频率的调谐;通过基于线性二次型高斯(LQG)的控制算法实时调整磁导间距来调节电涡流阻尼系数。为了验证SATMD对建筑结构的减震效果,以一单自由度结构模型为例进行地震响应模拟,同时采用一经优化设计的被动TMD作为对比,并考虑由于主结构的累积损伤等引起自身频率下降而造成被动TMD的去谐效应。以主结构的加速度和位移时程峰值、整体均方根值及TMD的耗能性能作为评价指标,对比了SATMD在主结构发生损伤前后对被动TMD的改良效果。数值模拟结果表明,在主结构发生损伤前后,SATMD均比经优化设计的被动TMD有更好的减震效果及耗能能力。     

形状记忆合金(SMA)被动耗能减震体系的设计及参数分析

本文探讨了基于形状记忆合金超弹性特性的被动耗能减震体系的设计方法,编制了形状记忆合金被动耗能减震体系在大震下的弹塑性反应分析程序.采用该程序,分析了SMA耗能装置的设计参数对结构地震反应的影响,给出了参数的合理取值范围.最后,还讨论了SMA被动耗能装置的布置方式对多自由度结构减震效果的影响.     

带TMD的结构基于动力可靠性约束的优化设计

本文在运用复模态法求得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上．采用基于动力可靠性约束的优化设计方法对TMD装置参数的优化取值进行了系统研究,以结构最大位移响应的期望值为目标函数,以TMD装置响应的动力可靠性为约束条件,运用罚函数法获得到TMD装置的优化设计参数．并给出了算例,从而建立了带TMD结构基于动力可靠性约束的抗震优化设计的一整套方法,本文方法也可用于基础隔震结构、带TLD减震结构以及带TMD和TLD抗风结构的优化设计。     

基于碰撞调谐质量阻尼器的矮塔斜拉桥减震研究

以一座矮塔斜拉桥为研究对象,分析碰撞调谐质量阻尼器对于该结构的抑震效果。首先介绍了新型碰撞调谐质量阻尼器（Pounding Tuned Mass Damper,PTMD）的减震机理及基于接触单元的非线性碰撞力模型;之后,通过ANSYS软件中的APDL语言实现了PTMD减震系统的时域分析方法,并通过三条实际地震记录验证了PTMD的抑震效果。数值分析结果表明:（1）传统调谐质量阻尼器（tuned mass damper,TMD）及新型PTMD对于矮塔斜拉桥的位移、加速度及塔身弯矩响应均有较好的抑制效果;（2）PTMD相比传统TMD多了一种碰撞耗能模式,其减震效果略高于传统TMD。     

可控消能减震原理及结构分析

本文介绍一种新的减震结构体系及其分析方法。这种结构体系的减震系统由控制装置及耗能装置组成，控制装置根据结构反馈的相关信号，在回头点处启动耗能装置，耗散大量地震能量，属于半主动控制范畴。试验及理论分析表明，这种结构体系的减震效果良好，能够将结构的地震位移反应降低５０％以上。本文介绍了这种结构体系的减震工作原理、数学模型、理论分析方法及算例，并给出了相应的结论。     

小高层结构屋顶保温层TMD减震分析

提出了利用小高层结构屋顶保温层和铅芯橡胶支座作为TMD装置来达到减震的设想。通过SAP2000有限元软件利用动力时程分析方法对其减震效果进行了分析。结果表明,该屋顶保温层TMD装置可有效降低结构的动力响应,其中控制后结构的楼层位移和楼层加速度的平均值降低了约20%,层间位移平均值降低了30%左右,层间剪力平均值减小了约20%~30%。利用小高层结构屋顶保温层和橡胶支座作为结构的减震控制系统具有一定的可行性和实用性。     

动臂式施工塔吊TMD地震响应控制与分析

虽然建筑施工周期内地震致险概率并不高,但是由于塔吊使用极其广泛,塔吊致险概率并不低于建筑结构,故而针对塔吊的减震措施亟需研究。本文以某实际超高层建筑施工使用的动臂式塔吊为研究对象,根据塔吊自身和附着于超高层建筑后的动力特性,研究了TMD装置的不同方案对塔吊地震响应的控制效果。结果表明:① TMD装置对于属于高耸结构的塔吊减震控制非常有效;② 设置在塔身顶部的双向TMD不仅可以有效减小塔身偏摆,也可以间接有效地控制起重臂的竖向振动;③ 由于超高层建筑-塔吊结构高阶振型影响明显,此TMD装置对塔吊塔身控制效果不稳定,但对于起重臂仍能起到良好的控制作用,故而此TMD装置可以使用在附着在超高层建筑上的施工塔吊,对于塔身的振动控制仍需进一步研究。     

耗能减震技术研究及应用的新进展

本文总结了耗能减震技术近年来的研究与应用情况,主要包括各种新型耗能减震装置的原理、性能及应用。文中介绍了有关国家耗能减振技术标准发展的情况,提出了该项技术今后应加强研究的若干问题,并预测了其发展前景。     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计(Ⅰ)－反应谱法

本文采用耗能减震技术，根据建筑结构抗震规范规定的反应谱法，利用CTAB程序对云南省洱源县振戎中学食堂进行了抗震计算分析和设计验算。首先对未加耗能减震装置的空框架结构进行了小震下的位移和强度验算以及大震下的位移验算；其次，介绍了本工程选用的T字芯板摩擦耗能器的工作原理，并对耗能器进行了足尺性能试验；第三，根据工程结构的环境特点和建筑使用功能要求，确定了耗能减震方案；最后，对耗能减震结构进行了抗震验算和分析，结果表明，附加耗能器后的工程结构抗震性能得到了明显改善。     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计（I）—反应谱法

本文采用耗能减震技术，根据建筑结构抗震规范定的应用谱法，利用CTAB程序对云南省洱源县振戎中学食堂进行了抗震计算分析和设计验算，首先对未加耗能减震装置的空框架结构进行了小震下的位移和强度验算以及大震下的位移验算，其次，介绍了本工程选用的T字芯板摩擦耗能器的工作原理，并对耗能器进行了足尺性试验，第三，根据工程结构的环境特点和建筑使用功能要求，确定了耗能减震方案，最后，对耗能减震结构进行了抗震验算和分析，结果表明，附加耗能器后的工程结构抗震性能得到了明显改善。     

钢筋砼摩擦耗能支撑框架结构的单元刚度和力学模型分析

为研究钢筋砼摩擦耗能支撑框架结构的动力反应性能 ,对其中的摩擦耗能器单元和框架杆单元的单元刚度和力学模型做了分析。钢筋砼摩擦耗能支撑单元由支撑杆单元和钢板—橡胶摩擦耗能器单元组成 ,支撑单元可取空间杆单元 ,摩擦耗能器单元为平面应力矩形单元。摩擦耗能器单元的剪切恢复力曲线为理想的弹塑性曲线 ,根据耗能器单元的力学模型 ,可确定其在每一时刻的刚度 ;框架结构空间杆单元的恢复力模型采用双线型模型 ,根据杆单元的力学模型 ,可确定其在每一时刻的刚度。并利用所编制的程序对十层单榀两跨空间普通框架和摩擦耗能支撑框架在地震作用下进行了弹塑性反应时程分析 ,结果表明耗能支撑框架的顶层最大位移明显小于普通框架     

考虑梁端耗能能力影响的钢框架结构易损性分析

一般采用梁柱焊接节点钢框架结构在遭遇强烈地震地震作用下,结构倒塌破坏可能由于是耗能能力不足所导致。以某钢框架结构为算例,选取20条实际地震动记录,对结构进行易损性分析,对比不同损伤指标和不同梁端构造形式的钢框架结构抗震性能差异。研究显示:对梁柱焊接的普通钢框架结构,其倒塌破坏是由于结构耗能能力不足所导致的,评价结构抗震性能不仅需考虑结构变形能力,尚需同时考虑结构耗能能力;对于改进形式的钢框架结构,结构耗能能力得到显著提高,使得位移首超破坏先于累积损伤破坏,此时基于变形的评价结果更加可靠。     

半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对一榀单跨两层半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙结构进行了低周反复荷载试验,分析结构破坏模式和耗能机理,得到了承载力、延性、刚度、耗能能力等指标.结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;半刚框架和墙板协同工作良好;斜加劲肋的设置缓解了钢板沿拉力带方向的面外变形,提高了墙体的弹性屈曲倚载及初始刚度,减轻了滞回曲...     

钢筋混凝土框架结构自复位加固研究

为减小结构震后残余位移,提高框架结构的震后可修复性,本文提出1种自复位耗能加固方法。以一典型框架结构为例,对比传统框架结构和采用自复位耗能装置加固框架结构的地震响应,并研究自复位耗能装置各参数对加固后结构抗震性能的影响。结果表明:采用自复位耗能装置加固框架结构可有效减小残余位移,但有可能增大结构内力响应;结构的残余位移随着弹簧刚度的增大而减小,结构的内力响应也随之增大;预拉力越大,结构内力响应增加越小,在实际工程中应对自复位加固装置的弹簧刚度和预拉力进行优化以获得最优的自复位加固效果。     

新型低损伤自复位混凝土框架节点试验及性能优化研究

提出一种带可更换软钢阻尼器的低损伤自复预制混凝土(LDSCPC)框架节点,并针对该节点在地震作用下的抗震性能、更换阻尼器后的性能恢复等开展足尺试件的拟静力试验。在节点试验基础上,基于ABAQUS精细化有限元模型进行该节点关于螺栓预紧力、水平和竖向耗能条尺寸的参数化分析及优化设计。研究表明,软钢阻尼器LT12的滞回特性和承载能力是最优异的,而LT14是耗能最好的;增加阻尼器耗能条的尺寸和厚度能分别提高LDSCPC框架节点在加载早期和变形较大时的耗能性能。较大的螺栓预紧力能明显提升LDSCPC框架节点的耗能能力,当预紧力为155 kN时,软钢阻尼器几乎达到理想的耗能性能。     

配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数

利用超弹性SMA螺栓梁柱节点的耗能能力和自复位特性,将其引入到耗能跨而构建"自复位耗能跨",基于既有的节点试验研究结果对结构体系的滞回性能进行了探讨。在此基础上,以具有旗形滞回特征的单自由度体系为工具,对配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数进行推导。能量系数可以合理量化具有旗形滞回规则结构的峰值响应需求,能量系数越低,表明地震动下结构的峰值响应越低。为了阐明滞回参数对能量系数的影响,对具有不同滞回参数组合可代表低多层结构的等效SDOF体系进行了非线性动力分析,参数组合包括周期、屈服后刚度比、延性系数及能量比。同时对能量系数的离散性也进行了分析。结果表明:能量系数及能量系数的离散性受结构周期、屈服后刚度比及延性系数影响较大,受能量比的影响较小。     

基础隔震结构的减震耗能特性分析

根据基础隔震理论,在钢筋沥青隔震礅的基础上,提出一种新型钢结构隔震礅,设计和制作了缩尺房屋模型,并对其进行振动台试验。通过对隔震结构模型的动力特性、地震响应及能量平衡分析,绘制试验过程中的加速度及能量时程曲线,研究钢隔震礅应用于低层框架结构的减震耗能能力。大量工程实例可以看出该隔震礅隔震效果显著,制作简单、价格低廉、耐久性好,适于在广大村镇地区低层框架结构中推广使用。试验表明:隔震结构模型在不同的地震作用下,加速度折减系数处在0.24~0.51之间,且结构的阻尼耗能在振动台试验中占总输入能量的60%~70%,对结构耗能起主导作用,说明该基础隔震装置不仅具有较好的减震耗能特性能,对于控制隔震层的位移也有好的效果。     

基于Benchmark模型的抑制屈曲支撑耗能减振作用分析

抑制屈曲支撑可在拉压循环荷载作用下均达到屈服,拉压承载力基本一致,滞回曲线稳定饱满,耗能能力强。基于Benchmark模型对安装抑制屈曲支撑的钢框架结构基于ANSYS的数值分析表明,抑制屈曲支撑不仅可使结构在小震时的抗侧刚度有所提高,同时在大震时通过其往复滞回变形发挥耗能减振作用,大大地降低了结构的地震响应,提高了结构的抗震性能。同时分析表明考虑高阶振型影响的能力谱分析方法是一种更为精确的分析方法。     

Performance evaluation of retrofitting strategies for non-seismically designed RC buildings using steel braces

Recent major earthquakes around the world have evidenced that research in earthquake engineering must be directed to the vulnerability assessment of existing constructions lacking appropriate seismic resisting characteristics. Their retrofit or replacement should be made in order to reduce vulnerability, and consequent risk, to currently accepted levels. In this work, the efficiency of ductile steel eccentrically-braced systems in the seismic retrofitting of existing reinforced concrete (RC) buildings is studied. The retrofit technique studied consists in a bracing system with an energy dissipation device, designed to dissipate energy by shear deformation. The numerical model was calibrated with cyclic test results on a full-scale structure. The models used for the RC frame and masonry represent their real behavior and influence in the global structural response. The steel bracing system was modeled with strut rigid elements. The model for the energy dissipater device reproduces rigorously the behavior of the shear-link observed in the cyclic tests, namely in terms of shear, drift and energy dissipation. With the calibrated numerical model, a series of non-linear dynamic analyses were performed, for different earthquake input motions, intending to study: the influence of the retrofitting system in the response of bare and infilled structures; the influence of the location and strength of the retrofitting system.     

采用耗能减震装置修复震后有损伤钢筋混凝土框架的试验研究

本文通过地震模拟振动台试验研究用耗能减震装置修复后震后有损伤钢筋混凝土框架的效果和可行性，文中制作了两层和三层两座钢筋混凝土剪切型框架，首先进行了地震损伤模拟试验，其次提出了震后有损伤结构的参数识别方法，修复准则和修复用耗能减震装置的设计准则；在此基础上，采用了软钢屈服型耗能器驿两座试验框架在地震损伤后进行修复，并再次对修复后的框架模型进行地震模拟试验，证实了采用这种修复措施可以恢复震后有损伤结构