基于能量原理的粘滞阻尼器附加阻尼系数分配方法研究

以线性粘滞阻尼器加固剪切型规则框架结构为研究对象,基于能量原理提出附加阻尼系数正比于层间位移平方的分配方式。以六层和十二层钢筋混凝土框架为例,以确保结构在中震时保持弹性状态为设计目标,分别采用附加阻尼系数正比于层间位移平方的分配方式以及现有的分配方式,对结构进行消能减震设计。计算结果表明:有控结构均满足中震不坏的要求,层间位移角限值均未超过1/550,减震效果良好;附加阻尼系数正比于层间位移平方的分配方式得出的总阻尼系数最小,为最经济的设计结果。     

消能减震结构设计的阻尼比研究

阻尼比是消能减震结构设计的重要参数,对消能减震结构设计具有决定性影响。消能减震结构设汁巾阻尼是时变参数,消能减震结构是非经典阻尼结构。采用复模态设计方法、强解耦振型分解法、基于变形能的等效阻尼法三种方法分别对不同情况的消能减震结构阻尼比进行研究,得到选择消能减震设计疗法和不同方法计算精度的规律,对消能减震结构设计具有参考价值。     

框架-阻尼框筒结构附加阻尼比简化计算方法

针对框架-阻尼框筒新型减震结构体系,考虑钢板阻尼墙屈服后强化和框架弹塑性,推导了结构附加阻尼比简化计算公式。以某框架-阻尼框筒结构为例,采用试验和有限元分析方法确定公式的参数取值,以此得到结构附加阻尼比的公式计算值,通过与结构动力弹塑性分析值进行对比,论证了简化计算公式的可用性。进一步基于参数分析给出了不同因素对公式计算值的影响。该简化计算方法为框架-阻尼框筒结构方案的快速设计提供了有效途径。     

地震作用下大跨度连续梁桥半主动变阻尼控制研究

利用半主动变阻尼控制装置开展连续梁桥结构在纵向地震波作用下的振动控制研究,通过建立桥梁结构-半主动变阻尼系统力学模型和运动微分方程,进行不同地震波激励下,连续梁桥关键部位在无控?半主动变阻尼控制和主动控制下的响应值分析计算,其中最优控制力采用LQR算法确定,半主动变阻尼控制采用限界Hrovat最优控制算法。计算结果表明:半主动变阻尼控制与主动控制的控制效果接近,两者均起到了良好的减震作用,而其中半主动变阻尼控制所需能量少?设施经济可靠,是一种良好的结构减震控制方法。     

带刚性伸臂减震层高层结构抗震效果分析

带刚性伸臂减震层高层结构的抗震性能较好,但其相关研究却比较少。本文通过推导黏滞阻尼器的单周简谐振动耗能能力公式,得到黏滞阻尼器在高层建筑中合适的参数设置范围。假定总阻尼系数和单个阻尼器的其他参数不变,比较设置1~4道刚性伸臂减震层时结构的性能差异,可知多道减震层结构单个指标虽不是最好,但综合性能更好。假定单个阻尼器其他参数不变时,通过变化结构总阻尼系数,得知带刚性伸臂减震层高层结构附设阻尼器存在最优总阻尼系数(即最优附加阻尼比),通过对相应内力和位移规律的总结,得到结构合理总阻尼系数的选取规则。由此可知,附加阻尼比大小而非减震层数量才是决定此类减震结构抗震性能的关键。     

聚合阻尼耗能减震结构理论模型及振动台试验

提出一种高层减震结构体系,将核心筒与外框架采用柔性滑动连接,并集中设置聚合阻尼减震系统,充分利用内部核心筒和外框架的侧向变形差耗散地震能量;建立了聚合阻尼减震结构的简化质点系模型,并得到地震作用下的位移传递公式;完成了模型结构的振动台模型试验,验证了聚合阻尼耗能减震结构的减震效果;最后通过工程算例分析得到了聚合阻尼耗能减震结构内核心筒、外框架的地震响应和减震效果,进一步探讨了地震作用下不同结构体系的塑性损伤状态,理论和试验研究结果表明聚合阻尼耗能减震结构可有效控制结构构件的塑性损伤。     

规则梁桥单墩-质点隔震体系地震时程响应半解析法

本文基于带集中参数边界条件的分布参数连续梁理论,推导规则隔震梁桥单墩-质点(SCM)地震时程响应的计算步骤.在控制方程边界条件引入等效基础弹簧和墩顶隔震层变形协调条件,解析地获得各阶实模态,用牛顿法搜索各阶频率.为了处理隔震层非比例阻尼产生的耦联效应,由能量法分配各阶实振型的隔震层附加阻尼比,实现体系的实模态近似解耦,应用振型叠加法求解体系的地震时程响应.最后应用该方法对一规则隔震梁桥SCM体系的地震响应进行分析,与有限元时程积分的结果进行比较,表明此方法的有效性.计算结果表明,采用墩顶隔震策略的单墩-质点体系能显著减小结构响应,具有良好的减震效果.     

基于楼层剪力的等效阻尼比计算方法研究

针对现有附加有效阻尼比计算方法存在的问题,本文从能量的角度揭示了阻尼比对结构影响的机理.从结构设计的角度,提出一种在时程分析下基于楼层剪力的消能减震结构等效阻尼比计算方法.对布置黏滞阻尼器和软钢阻尼器的消能减震模型,采用本文提出的等效阻尼比计算方法,建立等效结构进行结构响应对比.结果表明,由该计算方法得到的等效阻尼比能...     

Morison方程中动水阻力项对桥梁桩柱地震反应的影响

深水桥梁地震反应计算时,当采用Morison公式考虑水的作用时,增加了一个附加惯性项和一个附加阻尼项,其中附加阻尼项是非线性的。由于非线性附加阻尼项的存在,给采用反应谱方法求解桥梁的地震反应带来不便。讨论了非线性阻尼项对一般桥梁桩、墩结构地震反应的贡献,得到的结论是阻尼项的贡献很小,可以忽略。从而水中桥梁地震反应的计算就得到了很大的简化。     

基于虚拟激励法的消能减震结构随机响应分析

基于虚拟激励法推导了用于具有非比例阻尼特征的消能减震结构在随机地震激励下计算其响应功率谱的一般解答.该法避免了复模态方法的复数运算,可高效地求出响应功率谱和均方响应.算例验证分析说明该方法符合工程经验,具有很高的计算效率.     

基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计研究

以线性粘滞阻尼器加固剪切型规则框架结构为研究对象,基于能量原理提出阻尼系数正比于层间位移(α+1)次方的分配方式,在此基础上提出了一种基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计方法.使得中震下结构最大层间位移角小于允许值,以满足"中震不坏"的设计目标,同时令附加总阻尼系数最小,满足经济性要求.以12层规则框架为例,分别采...     

设置黏滞阻尼器的钢结构实用减震设计方法

黏滞阻尼器作为一种有效的消能减震装置,已在钢结构建筑中得到了大量应用.然而由于钢结构的延性和阻尼特征,实用的钢结构附加黏滞阻尼器设计方法仍需深度探讨.文中提出一种基于黏滞阻尼器延性需求的减震设计方法.首先,根据钢结构需求量化层间位移角性能目标及目标附加阻尼比,计算黏滞阻尼器延性需求,并确定黏滞阻尼器布置数量、进行控制效...     

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     

木结构节点摩擦耗能及抗震研究

对木结构节点建立了等效摩擦阻尼系统,依据能量等效原理将榫卯节点干摩擦耗散的能量等效为阻尼力做功,推导了节点关于干摩擦耗能的等效阻尼系数,以应用比较广泛的燕尾榫为例,通过有限元模拟得到了等效阻尼系数的大小。通过建立木框架结构,并在榫卯节点处引入MATRIX27单元模拟榫卯之间的干摩擦阻尼,选取兰州波和El Centro波,分别在结构考虑摩擦阻尼和不考虑摩擦阻尼的情况下进行了罕遇地震作用下的时程对比分析,引入无量纲的减震系数β来表示减震效果,得到榫卯节点在考虑摩擦阻尼的情况下,其节点位移和相对位移将会减小,而且荷载越大,减震效果越明显,说明榫卯节点的摩擦滑移在地震作用下具有较好的减震作用。     

粘滞阻尼减震结构抗震可靠度简化分析

通过设置粘滞阻尼器减小结构的地震反应是一种有效的被动控制方式,为与现行抗震设计水平相适应,减震结构和控制装置的设计也应该以可靠度为基础。本文结合粘滞阻尼减震结构的受力特性建立了此类耗能减震结构动力可靠度分析的实用简化计算方法。首先通过等价线性化方法,给出了层间三线型恢复力模型的等效平均刚度,粘滞阻尼器采用等效线性化的力学模型,建立了安装粘滞阻尼减震结构的等效线性随机分析模型。然后采用随机状态空间方法进行了粘滞阻尼减震结构的地震反应分析,基于层间变形失效准则和首次超越理论分析了粘滞阻尼减震结构的可靠度,并以粘滞流体阻尼器的变形超过其自身极限变形作为阻尼器的失效模式,讨论了粘滞阻尼器可靠度的计算。最后通过一个设置粘滞流体阻尼器的框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。该方法可以作为一种实用的方法对振动控制结构在不同破坏状态下的抗震可靠度进行分析,为基于性能的抗震设计和优化提供参考。     

单层工业厂房-TMD减震控制系统研究

提出了采用质量调谐减震控制技术对厂房结构进行减震控制的方法。利用屋盖系统作为附加质量,屋盖支座采用夹层橡胶隔震垫,建立了厂房-TMD系统模型,并用非线性时程分析法对其进行了多种地震动激励下的计算分析,探讨了厂房-TMD减震体系减震效果的参数影响及减震机理。结果表明,采用质量调谐减震技术对单层工业厂房进行减震是一种有效的方法。     

钢阻尼装置应用于斜拉桥横向减震的试验研究

为探究新型钢阻尼装置对斜拉桥横向抗震的影响,以广东榕江大桥为工程背景,设计了1∶20的缩尺试验模型,并开展了4台阵振动台试验。试验结果表明:新型横向钢阻尼体系比横向固结体系一阶频率低;新型横向钢阻尼体系相比横桥向固结体系能有效地减小结构的位移反应及加速度反应,且随着地震动峰值加速度的增,减震效果越加明显,证明横向钢阻尼体系是合理的。因而,选择合适的钢阻尼装置可以提高斜拉桥的抗震性能。     

构造与设计参数对消能楼梯间减震性能的影响分析

为研究不同楼梯支座构造及阻尼填充墙厚度、阻尼填充墙砌体抗压强度、阻尼层剪切强度、减震支座剪切模量等设计参数对消能楼梯间减震性能的影响,采用ABAQUS有限元软件对4种不同楼梯支座构造、15个不同设计参数共19个消能楼梯间分析模型进行数值仿真分析。结果表明:不同楼梯支座构造中,设置减震支座可提供一定的水平、竖向刚度,改善楼梯间的屈服情况,减小梯板的竖向翘起位移,有利于地震中保持楼梯的稳定性;不同减震支座设置方案均可实现以减震支座的剪切变形消除梯板支撑效应、发挥良好耗能效果的减震目标;消能楼梯间构造简单、性能稳定,常用设计参数下均表现出良好的减震性能;阻尼填充墙厚度的增加,一定程度上增大消能楼梯间的刚度、水平承载能力;阻尼填充墙砌体抗压强度的变化对楼梯间减震性能影响较小;阻尼层剪切强度的增大将减小楼梯间的屈服位移,增大阻尼填充墙的压应力,建议采用剪切强度低的阻尼层材料;减震支座的剪切模量越大,梯板竖向翘起位移越小,减震支座剪切模量宜取0.5 MPa以上。     

结构减震隔震设计最优化问题研究

针对结构抗震减震隔震设计结构动力学基本方程,进行了基本结构刚度、阻尼和质量三方面减震隔震设计问题特征分析,专门指出刚度和阻尼的减震隔震设计研究已经有规范规定,但对减轻结构质量的减震隔震设计仍是需要深入研究的创新问题。目前采用新材料进行设施农业结构减震隔震设计,特别是采用玄筋混凝土现代无金属结构进行结构抗震减震隔震设计,结构最优化设计的实现便有了新契机,且容易实现抗力均匀分布,将较为彻底地解决地震工程的最优结构抗震问题。     

某型钢混凝土框架核心筒消能减震结构的弹塑性分析

某工程位于昆明市,主体结构高153.1m,为型钢混凝土框架-剪力墙核心筒体系。建筑总高度超过了《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定的B级高度,为提高结构的抗震性能,该工程采用消能减震技术控制结构的地震反应,对消能减震结构进行了设计,确定了消能器附加给结构的阻尼比值。为给结构设计提供可靠的参考依据,采用PERFORM-3D软件,对设有非线性粘滞阻尼器的该结构进行罕遇地震作用下动力弹塑性时程分析,评估该结构的整体性能及其构件的屈服情况,结果表明该消能减震结构基本能达到预期抗震性能目标。