高层拟粘滞摩擦耗能结构的试验与参数研究

首先对一座安装有拟粘滞摩擦耗能器的１：８的１６层三跨钢结构模型、该结构未装耗能器的空框架以及装有普通支撑的框架模型进行了振动台地震模拟试验和动力特性试验,试验结果表明拟粘滞摩擦耗能器有良好的减振效果。然后对影响耗能体系减振效果的主要参数进行了数值研究,讨论了支撑刚度、初始起滑力和耗能器接触刚度对减振效果的影响。     

结构被动耗能减振效果的参数影响

本文研究粘滞、粘弹、金属屈服和摩擦型上类与斜撑串联的被动耗能器对结构减振效果的参数影响。首先,建立了结构、耗能器和斜撑共同工作的计算模型;然后考虑不同耗能器的特点,给出了相应的运动方程;第三,通过大量的数值计算,研究了耗能器刚度（或耗能器与斜撑的组合刚度）、屈服位移等参数对结合减振结果的影响,得到了这些参数的最佳取值范围,从而为结构的耗能减振设计提供了基础。     

摩擦与粘性流体耗能器串联体系动力分析

采用粘性屈服模型来模拟摩擦耗能器的力－速度关系，建立了摩擦与粘性流体耗能器串联耗能体系的动力分析方法．为考虑框架杆件和支撑材料的几何非线性，采用增量型Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ二级三阶半隐式Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法求解动力方程．比较了仅有摩擦耗能器体系与串联组合耗能体系的减振效果，分析了粘性流体耗能器参数对组合耗能体系减振效果的影响。     

摩擦与粘性流体耗能器串联体动力分析

采用粘性屈服模型来模拟摩耗能器的力－速度关系，建立了摩擦与粘性流体耗能器串联耗能体系的动力分析方法，为考虑框架杆件和支撑材料的几何非线性，采用增量型Rosenbrock二级三阶半隐式Runge-Kutta法求解动力方程，比较了仅有摩擦耗能器体系与串联组合耗能体系的减振效果，分析了粘性流体耗能器参数对组合耗能体系减振效果的影响。     

摩擦耗能框架体系动力分析

采用粘性屈服模型来模拟摩擦耗能器的力－速度关系。建立了带有摩擦耗能器体系的动力分析8方法，采用增量型Rosenbrock二阶三阶半隐式Runge-Kutta法求解动力方程，得到了带有摩擦耗能器单层框架在正弦波激励下反应的解析解，并据此验证粘性屈服模型及求解动力方程算法的正确性，分析了摩擦耗能器的起滑力和支撑刚度对耗能减振效果的影响。     

耗能减振结构的抗震设计方法

本文基于国内外耗能减振装置的性能试验和耗能减振结构的计算研究并结合我国正在修订的建筑结构抗震规范。提出了耗能减震结构抗震设计的统一方法。首先,提出了速度相关型线性耗能器和滞变型耗能器等效阻尼和刚度的计算方法;其次,通过大量的计算比较,研究了耗能减振结构非交阻尼阵强行解耦的精度和实际应用的可行性,提出了在结构地震反应分析了振型分解反应谱法中耗能器可统一归结为结构附加振型阻尼比的方法;第三,通过耗能减     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计(Ⅱ)－能力谱法与地震损伤性能控制设计

本文针对云南洱源县振戎中学食堂钢筋混凝土耗能减振体系，首先建立了耗能减振结构构件的恢复力模型；其次，结合文献[10]提出的“三水准”地震损伤性能目标和文献[11]中的简化设计方法以及ATC-40报告中的能力谱法，对此结构在大震下的地震损伤性能进行了分析和设计验算；最后考察了耗能减振装置对结构损伤性能的控制效果。     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计（Ⅱ）—能力谱法与地震损伤性能控制设计

本文针对云南洱源县振戎中学食堂钢钢筋混凝土耗能减振体系，首先建立了耗能减振结构构件的恢复力模型，其次，结合文献[10]提出的“三水准”地震损伤性能目标和文献[11]中的简化设计方法以及ＡＴＣ－４０报告中的能力谱法，对此结构在大震下的地震损伤性能进行了分析和设计验算，最后考察了耗能关振装置对结构损伤性能的控制效果。     

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     

基于无能源磁摩擦控制装置的被动智能控制研究

将无能源磁摩擦控制装置应用于结构被动智能控制。分析了无能源磁摩擦控制装置的恢复力特性及影响参数，建立了被动连续变刚度体系的理论模型，推导了受控结构系统的一般方程，进行了模型结构的被动智能控制仿真分析。从理论上验证了无能源磁摩擦控制装置用于结构被动智能控制具有良好的控制效果。     

无能源磁摩擦控制装置性能试验研究

本文提出了一种智能型无能源磁摩擦控制装置的设计思想，制作了无能源磁摩擦控制装置模型－永磁铁摩擦耗能装置模型。通过该装置的性能试验研究，获得了无能源磁摩擦控制装置的滞回性能曲线。由于可通过改变有效磁极面积使摩擦力由恒定转为连续可变，即该装置的摩擦力随位移的变化可连续、可逆、迅速地改变，因此该装置具有明显的自适应性。     

Modeling of energy dissipation in structural devices and foundation soil during seismic loading

Though rocking shallow foundations could be designed to possess many desirable characteristics such as energy dissipation, isolation, and self-centering, current seismic design codes often avoid nonlinear behavior of soil and energy dissipation beneath foundations. This paper compares the effectiveness of energy dissipation in foundation soil (during rocking) with the effectiveness of structural energy dissipation devices during seismic loading. Numerical simulations were carried out to systematically study the seismic energy dissipation in structural elements and passive controlled energy dissipation devices inserted into the structure. The numerical model was validated using shaking table experimental results on model frame structures with and without energy dissipation devices. The energy dissipation in the structure, drift ratio, and the force and displacement demands on the structure are compared with energy dissipation characteristics of rocking shallow foundations as observed in centrifuge experiments, where shallow foundations were allowed to rock on dry sandy soil stratum during dynamic loading. For the structures with energy dissipating devices, about 70–90% of the seismic input energy is dissipated by energy dissipating devices, while foundation rocking dissipates about 30–90% of the total seismic input energy in foundation soil (depending on the static factor of safety). Results indicate that, if properly designed (with reliable capacity and tolerable settlements), adverse effects of foundation rocking can be minimized, while taking advantage of the favorable features of foundation rocking and hence they can be used as efficient and economical seismic energy dissipation mechanisms in buildings and bridges.     

公路简支梁桥的地震能量响应分析

利用有限元软件SAP2000建立了某公路简支梁桥的有限元模型,以7条典型强震记录为输入,研究了公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律。结果表明:①地基柔性效应对公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律的影响较小;②当场地土质变软时,地震总输入能、结构阻尼耗能和结构阻尼耗能比均呈递增趋势,而结构滞回耗能和结构滞回耗能比则不断减小,即地基土体作为桥梁动力系统的一部分,增大了系统阻尼,并分担了部分非弹性变形;③随着PGA增大,输入结构的地震能量也增加,导致塑性铰的非弹性变形增加,即结构滞回耗能和结构阻尼耗能增大。     

村镇滑移隔震建筑瞬时摩擦耗能的参数敏感性分析

给出了村镇滑移隔震建筑瞬时摩擦耗能的概念,并以此概念为响应指标。通过极差大小的对比,分析了该响应指标对刚度比、第二阶段刚度系数、隔震层屈服位移、隔震层摩擦系数、系统质量比和上部结构自振周期六个参数变化的敏感程度,阐述了上述系统参数对瞬时摩擦耗能这一响应指标的影响规律。研究表明:场地条件和地震动幅值大小对瞬时摩擦耗能均有显著影响;在所考虑的参数范围内,上部结构自振周期总是对瞬时摩擦耗能有较为显著的影响,摩擦系数对瞬时摩擦耗能的影响跟场地条件有关,Ⅰ类场地条件中摩擦系数对瞬时摩擦耗能影响不显著,而Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地条件中,摩擦系数对瞬时摩擦耗能的影响则非常显著;隔震层屈服位移、刚度比和第二阶段刚度系数总得来讲对瞬时摩擦耗能影响不显著,质量比对瞬时摩擦耗能影响居中。     

可替换式桥梁横向防落梁限位装置抗震性能研究

针对目前桥梁结构横向防落梁限位装置损毁后修复困难的问题,提出一种新型的带可更换耗能段的桥梁横向防落梁限位装置。分别以可更换耗能段的腹板厚度、腹板高度及安装位置等为参数,采用有限元软件ABAQUS建立了10个不同参数的装置模型并对其开展拟静力仿真试验,探讨其工作机理,验证其可更换的设计思想并剖析其破坏机理,研究各参数对装置滞回曲线、承载力、延性和耗能能力的影响规律。结果表明:该装置可通过先可更换耗能段破坏再竖板破坏达到多道设防和分级耗能的目的,且整个加载过程中装置的滞回曲线饱满、稳定、无明显捏拢,表现出良好的耗能能力;随着可更换耗能段腹板厚度的增加,装置屈服承载力、极限承载力、屈服位移、极限位移以及延性系数逐渐增大,耗能能力逐渐增强;可更换耗能段高度对装置屈服承载力影响不显著;随着可更换耗能段高度的增加,装置极限承载力逐渐增大,装置屈服位移先增大后减小,装置极限位移整体呈下降趋势,装置的延性系数和耗能能力逐渐减小;可更换耗能段的安装高度对装置屈服承载力和耗能能力的影响无统一规律,但与装置的屈服位移、极限位移及延性系数成负相关。基于本析结果,建议装置在满足承载力要求的前提下,应尽量选取可更换耗能段腹板厚度较厚、高度较小和安装位置较低的参数进行设计。     

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。     

高宽比对剪切型配筋砌块砌体剪力墙耗能能力的影响

为了研究高宽比对配筋砌块砌体剪力墙耗能能力的影响,确定墙体的耗能参数。利用6片高宽比H/h为1.57、1.14和0.71的足尺全灌芯配筋砌块砌体剪力墙拟静力试验,通过计算墙体的耗散能（累积和单圈）、等效粘滞阻尼比ζ_eq、能量耗散系数ψ和功比指数I_w四个参数,来分析发生剪切型破坏模式墙体的耗能能力。研究结果表明:H/h对墙体的耗能能力影响较大,随着墙体变形的增大,H/h越小墙体的耗散能增长越迅速,墙体的延性越差;当H/h=1.14时,能量耗散系数ψ较低,等效粘滞阻尼比ζ_eq较小,约为7%~10%,墙体的耗能能力较差;当H/h=0.71时,ψ较高,ζ_eq较大,约为14%~15%,墙体的耗能能力较好;随着位移的增大,功比指数I_w逐渐增大,当位移较小时I_w几乎呈线性增长,当位移较大时I_w呈非线性增长,H/h=1.14墙体的I_w增长相对缓慢。可见:对于发生剪切型破坏模式的配筋砌块砌体剪力墙,H/h接近1时耗能能力较差,在工程中尽量避免采用。