基于位移和剪力降低率的减震设计方法研究

附设黏滞阻尼器后的消能减震结构总阻尼比增加，结构各层位移和剪力明显降低。文中以位移降低率和剪力降低率为减震目标，推导附设黏滞阻尼器消能减震结构单自由度体系位移降低率和剪力降低率的计算公式，绘制减震目标与附加阻尼比的关系曲线，研究附设黏滞阻尼器减震结构中减震目标与附加阻尼比的合理匹配问题，提出基于位移和剪力降低率的黏滞阻尼器减震结构设计方法，并通过实际工程算例验证该设计方法在以一阶振型为主的多自由度框架结构体系中应用的可行性。该设计方法简单明确、操作方便，能够快速进行消能减震结构设计，为黏滞阻尼器在框架结构中的广泛应用提供理论指导。     

黏滞阻尼器用于层间位移角超限的既有建筑的优化研究

在水平地震作用下,结构产生较大的层间变形或者结构底部地震剪力较大导致了很多建筑发生破坏。对于既有建筑,可采用安装黏滞阻尼器的加固方法减小其层间位移角,而结构层间位移角和基底剪力等均受阻尼器的位置与参数影响。因此,阻尼器的位置及参数优化的研究有重要意义。对于层间位移角超过现行规范限值的既有建筑结构,文中综合考虑结构变形与结构底部受剪两个目标,提出了黏滞阻尼器竖向位置优化目标函数;然后,设计了4种不同荷载分布情况的混凝土框架结构模型,对于目标函数中两个目标对应的权重系数,分别探讨了其确定方法,给出了简单快速得到权重系数取值的计算公式;最后,提出黏滞阻尼器阻尼系数的优化函数,给出了阻尼器的优化流程。分析数值算例结果说明本文提出的优化方法有效、经济,为黏滞阻尼器用于既有建筑的加固改造提供了有益的参考。     

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。     

带黏滞阻尼器SRC框支剪力墙结构消能减震分析

针对某型钢混凝土框支剪力墙高层建筑结构高宽比过大、竖向刚度不规则等问题,采用耗能减震技术,在转换层与避难层处设置黏滞阻尼器,采用ETABS进行非线性动力时程分析,研究黏滞阻尼器对型钢混凝土框支剪力墙结构的地震和风荷载控制作用,提高型钢混凝土转换构件的抗震性能。研究结果表明,在不同地震动作用下黏滞阻尼器均能有效地降低型钢混凝土框支剪力墙结构的地震响应,结构峰值位移和最大层间位移角的减幅分别介于3%～45%和2%～43%,而黏滞阻尼器耗散总输入能量比例最高达73.65%;在风荷载时程作用下,结构各控制楼层的峰值位移减幅介于1%～11%之间。     

黏滞阻尼器对拉索参数振动的控制分析

提出采用黏滞阻尼器对拉索参数振动进行控制,建立了黏滞阻尼器控制拉索参数振动的运动方程。从频域和时域以及起振幅值等角度,研究了最优黏滞阻尼器对不同垂度拉索参数振动的控制效果;此外,还研究了最优黏滞阻尼器安装位置对拉索参数振动控制效果的影响。研究表明,黏滞阻尼器可以有效控制拉索的参数振动,控制效果与拉索的激励幅值、最优阻尼器的安装位置和斜拉索的垂度有关。激励幅值越大,控制效果一般越差;最优阻尼器的安装位置越靠近跨中,则控制效果越好;黏滞阻尼器对大垂度拉索的控制效果不及对小垂度拉索的控制效果。     

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。     

某周期比超限偏心结构地震反应控制分析

本文以周期比超限的某偏心结构工程为研究背景,基于SAP2000建立三维有限元模型,采用黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器、软钢阻尼器、复合铅黏弹性阻尼器和钢支撑五种减震方案对其进行扭转控制,针对不同扭转控制方案分别进行了模态分析、反应谱分析和动力时程分析,对比研究了多遇地震作用下各控制方案的周期比、层间位移、支撑内力及阻尼器的耗能能力。研究表明:五种控制方案均具有有效抑制结构扭转振动响应的能力,降低结构的最大层间位移角,并使之满足规范要求;后四种控制方案能明显减小结构的周期比,将结构第一扭转反应控制在第三振型;对于此类偏心结构体系的扭转振动控制,本文建议阻尼器设置应尽量远离刚度中心,以达到最佳扭转控制效果。     

独塔自锚式悬索桥纵向设置黏滞阻尼器参数分析

以鼓山大桥为工程背景,研究黏滞阻尼器对该桥抗震性能的影响。利用非线性动力时程分析的方法讨论了黏滞阻尼器参数C及ξ的不同组合对该桥塔底、墩底、梁端及塔顶等关键部分内力及变形的影响规律。综合考虑桥梁结构各个关键部位的反应情况,得出该桥的拟安装阻尼器的最优参数约为C=1500kN／（m·s）^0.3,ξ=0．30左右。分析结果表明：在纵桥向设置适当参数的阻尼器可有效减小纵桥向位移的同时改善关键构件受力。     

设置黏滞阻尼器的连体高层结构的减振研究

研究采用阻尼器对连体高层结构的地震响应进行振动控制。首先从结构动力方程出发,推导了在主塔与连廊之间设置有黏滞阻尼器的有控结构的基本振动控制方程;进而通过数值模拟,以某实际工程为原型,尝试将连廊与主塔间的斜撑利用黏滞阻尼器进行替换,分别在不同地震激励下比较了有控结构和无控结构的地震响应。分析结果表明,采用黏滞阻尼器可以有效降低结构的层剪力、结构位移、加速度等地震响应;同时能量分析的结果也表明本文采用的减振方案在不同地震激励下都可以有效耗散地震能量,由此得出结论采用黏滞阻尼器提高连体高层结构的抗震安全性是可行的。     

非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法

结合我国抗震设计规范,提出非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法.根据减震结构的特点,将其性能划分为使用良好、人身安全和防止倒塌3个水平,并用层间位移角限值予以量化;以简化的方法计算非线性黏滞阻尼器的等效阻尼比.在此基础上将结构转化为等效单自由度体系,利用基于位移的设计方法对非线性黏滞阻尼减震结构进行设计,通过算例,介绍用该方法对框架结构进行非线性黏滞阻尼减震设计的设计过程.实例分析表明,提出的非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法是可行的,并且与时程分析得出的平均结果吻合较好,而且该方法简单实用,便于操作,能够控制减震结构在不同强度水准地震作用下的性能.     

节点刚度变化下角钢塔静力和风振响应分析

使用有限元分析软件ANSYS，研究节点刚度对自立式角钢塔结构静力性能和风振响应的影响，主要研究内容有:采用线性滤波法中自回归AR模型和MATLAB编程模拟了脉动风速时程；建立考虑节点刚度的角钢塔模型，研究了静力和风振作用下节点刚度对结构内力和位移的影响。分析结果表明:节点刚度对角钢塔的静力性能和风振响应影响显著。     

大连国贸大厦高层水箱风振控制研究及应用

本文针对一实际工程结构———大连国贸大厦,研究了风荷载作用下调液阻尼器的减振控制作用。首先建立了该结构的简化计算模型,利用Davenport谱给出了模拟风荷载。在大厦所处位置进行多次测量,得到实际风速样本。选取其中风速较大、过程平稳的样本,对实测样本和模拟样本的频谱进行比较,验证了模拟风荷载的合理性。文中将大厦顶层的生活水箱设计成可减小结构位移及加速度反应的控制装置TLD(tuned liqu id damper),根据不同工况进行数值计算,选出最佳方案,设计出可实际应用、并达到一定减振效果的减振水箱,以提高大厦在风荷载作用下的舒适度。     

双座串联大跨度斜拉桥粘滞阻尼器参数分析

以双座串联大跨度斜拉桥-珠海洪鹤大桥为背景，根据桥梁自振特性及场地效应，生成了三组人工波，采用纵向+2/3竖向的地震作用组合输入方式，通过非线性时程分析，系统的研究了粘滞阻尼器对双座串联大跨度斜拉桥减震性能的影响。同时为了确定粘滞阻尼器的最优参数，对粘滞阻尼器的阻尼系数C和速度指数α进行了参数敏感性分析。结果表明:设置纵向粘滞阻尼器能够显著减小双座串联斜拉桥的纵向位移响应，减小主梁在串联处发生碰撞的概率，同时改善主塔塔底结构受力情况，具有良好的耗能减震效果。综合考虑安全性、适用性和经济性等方面，最后给出针对洪鹤大桥的最优粘滞阻尼器参数:速度指数α为0.3，阻尼系数C为3 000kN/（m/s）^0.3。     

一种放大位移型SMA阻尼器的减震控制分析

利用形状记忆合金(SMA)材料的超弹性,本文提出了一种放大位移型SMA阻尼器,建立了装有该阻尼器的框架有限元模型并对该框架的地震反应实施了模拟减震控制。分不安装阻尼器、安装不放大位移阻尼器和安装放大2倍层间位移阻尼器三种工况,输入El Centro和Taft地震动,对比研究了阻尼器的减震控制效果。分析结果表明:(1)放大位移型SMA阻尼器的控制效果优于不放大位移型SMA阻尼器;(2)该放大位移型SMA阻尼器对位移的控制效果优于对加速度的控制效果。     

高烈度区大跨度桥梁粘滞阻尼器减震研究

高烈度地震对铁路桥梁安全造成巨大隐患,且次生灾害将引起较大经济损失。该大跨连续梁桥所处地震带正进入活跃期,未来有发生较大规模强烈地震的可能,但桥梁自身不具备高烈度抗震能力,需利用粘滞阻尼器对其进行减震处理。采用斜向设置阻尼器并配合双曲面球型支座,来控制可能发生的纵向和横向地震。通过数值模拟进行阻尼器参数敏感性分析以及减震效果讨论,进而确定其最优设置方案。选取相关参数作为评价指标,对比加设阻尼器前后易损部位的地震响应,确定其在高烈度地震荷载激励下的减震效果。研究结果表明:在液体粘滞阻尼器的作用下,使得各墩协同受力,大大增加了结构的整体性,同时能很好弥补减隔震支座不能很好的控制上部结构位移的缺点,同时能降低罕遇地震力对桥墩的冲击损伤。因此,在高烈度区大跨度桥梁中更有必要设置阻尼器来抗震。     

屋盖悬挑端加固减振试验研究

大跨网架屋盖挑檐部分风致响应较大，提出附加杆件、粘弹性阻尼器及粘滞阻尼器三种加固减振方法。设计制作正置四角锥体单元空间网架足尺子结构试验模型，基于带悬挑平屋盖风压分布风洞试验数据，对三种加固足尺子结构试验模型进行不同风向角下风荷载时程的加载。分析结构风致加速度与位移响应，结果表明:附加杆件加固后网架刚度增大，加速度响应增大，位移响应减小；附加粘弹性阻尼器，结构加速度与位移响应均降低；附加粘滞阻尼器，结构加速度响应减小，位移减小效果不明显。     

压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。本文研究表明,压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。     

基于形状记忆合金-悬吊质量摆减振系统的结构地震响应分析

针对风电塔架结构内部有限的空间，设计一种新型减振系统。基于悬吊质量摆减振原理，利用形状记忆合金（SMA）的超弹性特性，将SMA丝与弹簧叠加成SMA阻尼器后并与悬吊质量摆复合，设计了一种形状记忆合金-悬吊质量摆阻尼器（SMA-SMPD）系统。研究了细部构造、减振原理和参数影响，并利用Matlab软件对单自由度体系在不同地震作用下的动力响应进行了数值模拟。结果表明:所设计的刚度和质量可调的SMA-SMPD是有效的。与结构受控频率相调时，将结构振动能量集中转换到SMA-SMPD上，可耗散结构振动能量，减震率可达30%~40%，且整体性能稳定，对结构动力响应控制效果显著。     

A method of calculating the non‐linear seismic response of a building braced with viscoelastic dampers

Buildings are continually subject to dynamic loads, such as wind load, seismic ground motion, and even the load from internal utility machines. The recent trend of constructing more flexible high‐rise buildings underscores the importance of including viscoelastic dampers in building designs. Viscoelastic dampers are used to control the dynamic response of a building. If the seismic design is based only on the linear response spectrum, considerable error may occur when calculating the seismic response of a building; rubber viscoelastic dampers show non‐linear hysteretic damping that is quite different from viscous damping. This study generated a non‐linear response spectrum using a non‐linear oscillator model to simulate a building with viscoelastic dampers installed. The parameters used in the non‐linear damper model were obtained experimentally from dynamic loading tests. The results show that viscoelastic dampers effectively reduce the seismic displacement response of a structure, but transmit more seismic force to the structure, which essentially increases its seismic acceleration response. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.