新型分阶段屈服金属阻尼器力学性能试验研究

为实现不同地震作用下的减震设防目标,提出了一种新型分阶段屈服金属阻尼器,由2组三角形耗能钢板组成,通过低周往复荷载试验对其进行了力学性能研究,揭示了其分阶段屈服工作原理,研究了其滞回性能和抗疲劳性能。试验结果表明：该阻尼器能有效实现分阶段屈服耗能,小位移下,屈服耗能的同时附加给主体结构的刚度小;大位移时,滞回曲线饱满稳定,相比于2组耗能钢板串联,极限位移更大,变形能力强,抗疲劳性能好。在材性试验和理论分析的基础上,提出了阻尼器恢复力模型,与试验滞回曲线吻合较好,为下一步用于结构减震控制研究提供基础。     

分级屈服型金属阻尼器减震性能分析

本文提出一种由两个不同尺寸的环形金属阻尼器套在一起形成的新型分级屈服型金属阻尼器,阐述了其构造形式和耗能机理,提出其三折线骨架模型并采用三折线随动强化模型模拟分级屈服型金属阻尼器的滞回性能,与试验结果进行了对比分析。利用SAP2000有限元分析程序,分别对纯混凝土框架结构和装有分级屈服型金属阻尼器的混凝土框架结构进行小震、中震和大震下的弹塑性动力时程分析。研究结果表明,分级屈服型金属阻尼器的滞回环饱满,三折线随动强化模型可以较好地模拟阻尼器的滞回特性,其预测结果与试验结果吻合较好。装有分级屈服型金属阻尼器的混凝土框架结构在不同水准的地震作用下均具有较好的抗震性能,结构的地震位移响应明显减小。小震下阻尼器内环开始屈服耗能,外环保持弹性,为结构提供附加阻尼和附加刚度。中震下阻尼器外环开始屈服,和内环一起耗能,实现了内外环分级屈服耗能。大震下阻尼器能有效地控制结构的位移响应,提高结构的整体抗震性能。     

带交叉钢筋T形截面短柱抗震性能试验研究

在提出带暗柱异形柱基础上,进一步提出钢筋混凝土带交叉钢筋异形桩这一设计方法。通过3根T形截面短柱抗震性能的试验研究,分析比较了普通T形短柱、带暗柱T形短柱和带交叉钢筋T形短柱的屈服荷载、极限荷载、屈服位移、弹塑性位移、刚度、延性、滞回特性、耗能能力等性能。试验表明加配交叉钢筋可明显提高T形截面短柱的抗震性能。     

带交叉钢筋L形截面短柱抗震性能试验研究

提出了在L形截面短柱的腹板中设置交叉钢筋以提高L形短柱的抗震性能的设计方法。通过3根L形截面短柱抗震性能试验研究．分析比较了普通L形短柱、带暗柱L形短柱和带交叉钢筋L形短柱的承载力、弹塑性位移、刚度、延性、滞回特性、耗能能力等性能。试验表明加配交叉钢筋可明显提高L形短柱的抗震性能。     

钢混凝土组合截面外包薄钢组合管拟静力抗震性能试验研究

钢混凝土组合截面外包薄钢组合管具有良好的防腐蚀性能和力学性能,可用于海洋、水下以及具有腐蚀性环境中的管道运输或结构受力构件中。利用截面分层法设计加工满足受弯承载能力的试验试件,并对其进行拟静力抗震性能试验,研究分析构件几何特征和填充混凝土强度对其耗能减震能力的影响。结果表明:各试验试件的荷载-位移滞回曲线图形均比较饱满,钢混凝土组合截面外包薄钢组合管具有良好的耗能减震能力。通过提高构件"约束效应系数"的方法可优化构件的截面设计。试件几何特征及填充混凝土的强度对试件的力学性能有较大影响,长细比较大的试件在往复加载制度下屈服位移明显减小。     

新型编织式金属阻尼器减震性能研究

本文提出一种编织式金属阻尼器,并通过数值模拟和试验研究相结合的方法展开系统的研究。本文首先进行了有限元模拟和拟静力试验,得到了该阻尼器的力-位移曲线,结果表明本阻尼器的疲劳性能好,但滞回曲线有一定的捏缩现象。然后运用ANSYS对其设计参数进行了优化,结果发现改用梭形截面杆后,阻尼器出力和滞回性能大幅提高。最后采用Bouc-Wen模型建立了阻尼器的恢复力模型,运用SAP2000软件对安装此阻尼器前后10层平面框架进行弹塑性时程分析,结果表明,安装该阻尼器后结构的层间位移、层剪力和顶点位移大幅降低,从而验证了其耗能性能。     

剪切型阻尼器的减震性能试验和数值分析

为了研究剪切型金属阻尼器的耗能特性和减震效果,进行了加劲类和夹板类剪切型阻尼器的减震性能试验,分析了剪力-剪切位移关系滞回曲线。采用ABAQUS程序建立了两种剪切型阻尼器的理论分析模型,并用试验结果验证了有限元分析模型的正确性。应用SAP2000程序进行了4层钢筋混凝土框架结构的非线性弹塑性时程分析,获得了不同地震动作用下顶层位移响应曲线和层间位移曲线,揭示其耗能特性和减震效果。研究结果表明:剪切型阻尼器抗震性能良好;通过校舍教学楼应用算例,表明采用剪切型阻尼器可以明显减小层间位移,降低梁柱破坏程度,从而实现耗能减震。研究成果将为金属阻尼器的科学研究和工程应用提供参考依据。     

L形截面短肢剪力墙抗震性能的模型试验研究

为了研究L形截面短肢剪力墙的抗震性能,对6个1/2缩尺比例的L形截面短肢剪力墙试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究,分析了轴压比、截面高厚比、剪跨比等参数变化时,对试件的承载力、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特性等抗震性能的影响。结果表明:L形截面短肢剪力墙试件扭转变形较小,试件以弯剪破坏为主,腹板底部为试件最薄弱部位,剪跨比小,轴压比大的试件腹板中心剪切破坏现象明显;试件随着截面高厚比、轴压比的提高,极限承载力增加,试件耗能能力变差、延性下降明显;L形截面短肢剪力墙试件在截面高厚比适中,为6.5∶1时,经济、抗震性能也较好。     

低屈服点钢剪切板阻尼器滞回性能试验研究

为改善传统滞变型阻尼器在小振动变形时不明显的耗能效果,利用国产低屈服点钢设计了5个剪切板阻尼器（LYPSSP）,并对其进行低周往复循环荷载试验,重点考察阻尼器核心板连接方式、高厚比、十字加劲肋对其滞回性能的影响。研究结果表明：核心板与翼缘板通过熔透焊缝连接与螺栓连接相比,构造简单、可靠度高且易加工;由国产低屈服点钢制作的剪切板阻尼器滞回曲线饱满,耗能性能好,在同一位移级别下循环的滞回曲线基本上重合,稳定性好,并且在整个循环加载过程中,强化现象非常明显,破坏之前也没有出现强度和刚度的突然改变;以P/Py为设计目标时,核心板高厚比越小、面外屈曲越小,滞回曲线就越饱满,耗能性能就越好;根据等效粘滞阻尼器系数和平均耗能指数,能够对阻尼器的耗能性能很好地做出评价。     

钢屈服—摩擦复合耗能器的性能研究

本文提出了“综合利用不同耗能原理和机制来设计新型耗能器”的思想,研究开发了钢屈服－摩擦复合耗能器,并对其进行了性能试验和对比试验,考察了耗能器的工作性能和耗能性能。给出了耗能器的恢复力模型,研究结果表明,钢屈服－摩擦复合耗能器利用钢屈服滞回和摩擦两种机制耗能,具有稳定的工作性能,耗能能力强且可调节,构造简单,形状紧凑,体积小,造价低,制作与安装方便,是一种有广阔应用前景的新型耗能减震装置。     

型钢混凝土十字形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形柱的抗震性能,对6个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周往复荷载试验,分析滞回曲线、延性、耗能能力、残余变形和累积损伤等抗震性能指标,研究结果表明型钢混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称、变形能力和耗能能力良好,配钢形式为T形钢加方钢管的试件的抗震性能较好。运用ABAQUS对试件进行有限元分析,得到试件的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线与试验结果吻合较好。对骨架曲线的影响因素进一步分析,结果表明:轴压比增大,试件的极限承载力增大,但刚度退化加速;型钢屈服强度、配箍率的增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;配钢率和纵筋强度增大,试件的极限承载力和初始刚度值明显提高。     

增设节点阻尼器的外附钢框架结构抗震性能试验研究

提出一种组合型减震结构,由钢框架、节点阻尼器和原结构连接组成,外附钢框架将节点阻尼器连接在原混凝土框架结构上形成的增设节点阻尼器的外附钢框架结构,节点阻尼器的剪切滞回变形可以减小结构自身需要消耗的能量,从而提高原结构抗震性能。对原混凝土结构和增设节点阻尼器的组合型结构进行了的振动台试验。通过分析结构在不同地震波激励下的加速度和位移响应,得出楼层加速度和层位移的减震效果。研究结果表明:该结构体系在小震作用下通过提高结构刚度来增强其抗震性能;在大震作用下则可借助节点阻尼器的变形耗能来提升结构耗能能力,结构加速度减震系数达到53%,层间位移减震系数高达72%,验证了增设节点阻尼器的外附钢框架结构的减震效果。     

CFRP加固一字形竖缝耗能预制剪力墙抗震性能研究

以一字形竖缝耗能预制剪力墙作为研究对象,设计了3个装配式剪力墙试件及1个现浇剪力墙对比试件,进行低周往复荷载试验,并对破坏墙体进行CFRP加固,再次进行拟静力试验。试件变化参数包括轴压比、混凝土强度等级及配筋率,对比分析加固前后试件滞回性能、刚度退化、承载力和耗能能力等性能。试验结果表明,与现浇剪力墙相比,一字形竖缝耗能预制剪力墙工作性能良好,阻尼器屈服耗能提高了试件整体工作性能;CFRP加固可有效抑制墙体斜裂缝的发展,对墙体承载力及耗能能力均有显著改善作用;各试件均满足剪力墙弹塑性层间位移角限值要求,延性较好;试件整体表现出良好的抗震性能。     

带斜筋单排配筋L形截面剪力墙的非工程方向抗震性能1

带斜筋单排配筋混凝土剪力墙结构是为取代粘土砖多层住宅结构而发展起来的一种新型多层混凝土结构,其经济性合理,抗震性能优于传统的砌体结构.为进一步充分了解其抗震性能,开展该新型结构体系中“L”形截面剪力墙的非工程轴方向抗震性能试验研究.进行1个单排配筋混凝土“L”形截面剪力墙和1个带斜筋的单排配筋混凝土“L”形截面剪力墙低周反复荷载试验,对比分析其破坏特征、滞回特性、耗能能力、承载力、延性、刚度,并利用ABAQUS软件进行非线性有限元分析,探究斜筋对其抗震性能的影响.研究结果表明,在非工程轴方向,带斜筋单排配筋“L”形截面混凝土剪力墙的抗震性能优于不带斜筋的剪力墙.     

新型金属-摩擦阻尼器试验研究及数值分析

传统的屈曲约束支撑通常被设计为在大震作用中消耗能量,小震作用下为该结构提供了抗侧刚度。为了克服这一缺点,结合屈曲约束支撑和长圆孔摩擦阻尼器的工作原理,提出了一种基于屈曲约束支撑和长圆孔摩擦阻尼器串联的新型阻尼器,对该阻尼器进行了低周反复荷载试验,分析了其滞回性能、刚度退化等。试验结果表明：新型金属-摩擦阻尼器滞回曲线饱满,通过设置不同的螺栓预紧力可以使阻尼器达到分阶段能耗的目标。利用ABAQUS数值仿真软件对新型金属-摩擦阻尼器进行了数值分析准确性验证。并通过改变模拟试件屈服比例值,了解屈服比例变化对新型金属-摩擦阻尼器抗震性能的影响。结果表明：数值模拟滞回曲线与试验曲线基本一致;屈服比例的增加对阻尼器刚度退化、滑动承载力有明显影响。     

梁柱节点刚度对Y形偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的影响

为了研究不同梁柱节点刚度对Y形偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了不同梁柱节点连接刚度的六层两跨平面钢框架模型,并对其滞回性能进行了非线性数值分析,对比分析了各模型的承载力、侧向刚度、延性、耗能能力等特性。结果表明:随着节点刚度的增大,各模型的屈服荷载、极限荷载、抗侧刚度、延性系数逐渐增大。Y形偏心支撑半刚接钢框架节点刚度越接近理想刚接情况,其抗震性能越好。倒三角水平循环荷载作用下,各模型均为耗能连梁首先屈服,且按照由底层到顶层的顺序逐渐屈服,中间底层柱在受力过程中应力较大,设计时应重点考虑。     

新型自复位连梁阻尼器设计及其力学性能数值模拟研究

为改善高层建筑联肢剪力墙抗震性能,消除传统连梁阻尼器残余位移较大或等效阻尼比较小等问题,设计了一种兼具耗能和自复位功能的形状记忆合金粘弹性连梁阻尼器（Shape Memory Alloy Viscoelastic Coupling Beam Damper,SVCBD）,给出了新型连梁阻尼器的构造形式和工作原理。利用拉普拉斯变换得到的粘弹性材料粘性系数以及超弹性形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）本构模型,基于ABAQUS仿真平台建立了SVCBD精细有限元模型;对SVCBD滞回特性进行了模拟分析,并与普通粘弹性阻尼器进行了对比。考虑了SMA丝束初始预应力度、横截面总面积和粘弹性材料层剪切面积等参数对SVCBD滞回特性的影响。分析结果表明:与普通粘弹性连梁阻尼器（Viscoelastic Coupling Beam Damper,VCBD）相比,SVCBD滞回曲线更加饱满,耗能能力更强,残余位移减小,初始刚度也大大提高,具有很好的耗能和复位效果;SMA丝束初始预应力大小、横截面面积（即配置数量）和粘弹性材料层剪切面积均对SVCBD的耗能和复位能力具有明显的影响。     

反复荷载作用下型钢混凝土L形柱的受力性能

为了揭示型钢混凝土L形柱在地震作用下的受力性能,设计8个试件进行低周反复加载试验.试验分两批,第一批4个试件采用"建研式"加载,另外4个采用"悬臂柱式"加载.试验中考虑截面配钢形式、荷载加载方向、轴压比和剪跨比4个参数的影响.由试验获得了型钢混凝土L形柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析了各参数对构件的破坏特点及滞回性能的影响,并对不同加载方式的试验结果进行了理论诠释.结果表明:型钢混凝土L形柱的破坏形态主要为剪切斜压破坏、剪弯破坏和弯曲破坏,破坏形态与剪跨比有关;构件具有良好的延性,极限侧移角大,耗能能力强,抗震性能好;L形柱截面不对称,采用"悬臂柱式"加载时,滞回曲线不对称,而"建研式"加载时,由于受到加载装置上下端头的约束,试件的滞回曲线对称.在框架结构中型钢混凝土L形柱受到刚性楼盖的约束,在水平荷载作用下滞回曲线是对称的.研究结果可供工程设计参考.     

两种弧形钢阻尼器设计与性能研究

本文利用钢塑性滞回变形耗能的特性,提出了两种弧形钢耗能阻尼器,通过分析得出该阻尼器的设计公式,并建立了相应的力学模型.为验证两种弧形钢阻尼器的力学特性,进行了数值仿真和试验测试,并对比分析两种方法得到的结果.结果表明:弧形钢阻尼器具有较高的阻尼比和稳定的滞回特性,可以作为减震结构在桥梁、建筑领域推广应用.     

圆钢管再生混凝土柱抗震性能影响因素有限元分析

为深入而全面地研究圆钢管再生混凝土柱的抗震性能,在试验研究和有限元分析的基础上,改变构件的设计参数,进行了27个足尺构件的有限元拓展分析。获取了滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能性能等抗震性能指标,揭示了设计参数对抗震性能指标的影响规律。结果表明:基于抗震性能指标需求,圆钢管再生混凝土应用于实际工程承重结构中是可行的。随着含钢率的增大,滞回曲线越来越饱满,峰值承载力和位移延性系数越来越大。随着钢材牌号的增大,滞回曲线越来越饱满,构件的峰值承载力增大,位移延性系数变化幅度远远小于5%,同级循环位移下构件的耗能系数逐渐减小。随着轴压比的增大,峰值承载力和延性减小,同级循环位移下各构件的耗能系数逐渐增大。