附加粘滞阻尼器的球形储罐减震性能研究

球罐作为石油化工行业的重要存储容器,一旦在服役期间发生破坏,不仅将造成重大经济损失,而且易发生重大人员伤亡事故。用ADINA分析软件建立了球罐的设计模型及简化理论模型,并研究了附加粘滞阻尼器的速度指数与配置方案对球形储液罐减震的影响。利用达朗贝尔原理建立动力方程,采用非线性动力方程计算其基底剪力值,与有限元法计算结果对比分析。研究结果表明:当速度指数为0.3的时候,在地震动作用下其结构柱顶的加速度变大;当速度指数大于等于0.7时,滞回曲线明显变扁,耗能减震的效率降低到15%以下。相对于全布置方案,按方案7在布置粘滞性阻尼器,球罐基底剪力、柱顶速度、柱顶位移、拉杆应力及拉杆拉力的控制上,效果能达到全布置方案的60%以上,在波高的控制上能达到70%以上。有限元验算与计算结果较为吻合,可为后续的研究应用提供参考依据。粘滞阻尼器有助于球罐结构减震,但粘滞阻尼器的参数和配置方案应综合考虑工程的实际情况而定。     

基于性能的黏弹性阻尼器减震结构抗震设计

根据黏弹性阻尼器的特点和抗震规范的要求,分别提出了用于黏弹性阻尼器减震结构抗震分析的弹性及弹塑性需求谱,前者是基于黏弹性阻尼器减震结构等效阻尼比的简化计算公式及规范规定的反应谱;后者是基于修正的V id icRμ-μ-T关系。在此基础上,借助模态推覆分析,提出了可以考虑高阶振型影响的黏弹性阻尼器消能减震结构体系的能力谱分析方法,并对一8层钢筋混凝土消能减震框架结构进行了"中震不坏,大震可修"性能水准下的抗震分析。算例结果表明,采用该方法分析黏弹性阻尼器减震结构体系是可行的、有效的。     

底部旋转型颗粒阻尼器减振性能分析

颗粒阻尼器是土木工程领域一种相对新颖的被动控制技术,为提高颗粒阻尼器的减振性能,通过在颗粒容器与主体结构间设置旋转机构,提出了一种底部旋转型颗粒阻尼器。该阻尼器特点是通过容器的转动加速颗粒的运动,从而增加颗粒与容器壁的碰撞,因此增加阻尼器耗能。首先介绍了底部旋转型颗粒阻尼器的构造和工作原理;接着在底部固定型颗粒阻尼器计算模型的基础上,提出底部旋转型颗粒阻尼器的计算模型;基于二者的计算模型,研究并对比了质量比、激励幅值、旋转刚度及频率比等参数对2种阻尼器减振的影响规律;最后将2种颗粒阻尼器应用于多层框架结构的减震,为了考虑地震动的随机性,选取5条具有不同频谱特性的地震动输入。研究结果表明：在5条地震动作用下,底部旋转型颗粒阻尼器的位移和加速度减振率均优于底部固定型颗粒阻尼器,说明底部旋转型颗粒阻尼器具有较好的适用性。     

安装形状记忆合金阻尼器的剪力墙结构抗震性能分析

为减轻钢筋混凝土剪力墙连梁的地震后永久性损伤,同时保持连梁的耗能机制,本文提出在剪力墙连梁中安装新型形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)阻尼器,并研究该阻尼器对剪力墙结构地震响应的减震效果。通过一幢12层剪力墙结构地震反应的时程分析,研究了SMA阻尼器的附加刚度比和屈服位移比两项特征参数对结构地震反应控制效果的影响规律。计算分析结果表明,当附加刚度比为0.04～0.05,屈服位移比为0.4～0.5时,可以获得较好的减震效果。     

附加黏滞阻尼器结构基于性能的抗震设计

基于改进的能力谱法,提出了一种附加黏滞阻尼器结构的抗震设计方法.首先利用改进的能力谱法评估待加固结构抗震性能,若不满足要求则用简单方法计算待加固结构满足给定性能目标所需的附加阻尼比.然后按文中提出的阻尼器阻尼系数3种分配方式,将所需的阻尼比分配于各个楼层.将所提方法应用于10层钢结构的设计,最后对初步设计的消能结构进行非线性动力时程分析,验证了所提方法的精确性.3种阻尼器分配模式下消能结构非线性时程分析结果表明,阻尼力正比于楼层剪力分配模式能取得最保守的设计结果,用改进的能力谱法设计的附加黏滞阻尼器结构能较好地满足给定的屋顶位移性能目标,基本满足层间位移角性能目标.     

粘弹性阻尼器的性能研究

本文针对ＺＮ－１和ＺＮ－２粘弹性材料,通过大量试验,首先定量探讨了其力学性能随环境温度、激振频率、变形幅值和滞回圈数等因素的变化情况;随后,就风振控制问题,考察了时间荷载作用下,材料内部的温升平衡情况;最后,在文献〔１〕的基础上,利用试验数据确定了刻画材料力学性能的四参数模型的有关参数。     

组合式铅橡胶复合阻尼器的性能试验研究

研究提出了组合式铅橡胶复合阻尼器,对该阻尼器的力学性能和疲劳性能进行了试验研究,分析了频率、应变幅值、铅芯直径、循环次数对阻尼器性能的影响规律。研究结果表明,组合式铅橡胶阻尼器具有很好的工作性能和耗能性能。     

安装粘滞阻尼器结构的抗震设计方法研究

本文研究了安装粘滞阻尼器结构在常遇地震作用下层间最大剪力的分配情况,建立了层间最大构件力与层间最大剪力的关系以及层间最大附加力与层间最大剪力的关系,提出了该类结构在罕遇地震作用下层间弹塑性变形的简化计算方法,最后建议了安装滞阻尼器结构的抗震设计步骤。     

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。     

古建筑的抗震性能分析

根据木构架古建筑和塔类古建筑的结构特点和震害规律，提出了相应的动力分析模型，以及震害分析和预测方法。     

湖北农村民居抗震性能调查与分析

农村民居由于严重缺乏抗震设防技术,村民缺乏抗震防灾意识以及缺乏抗震设防政策的监管,地震发生时会造成大量人员伤亡和财产损失。"小震致灾"、"大震大灾"是我国农村地震灾害的显著特点。汶川地震的教训让我们深刻认识到这一问题的重要性与紧迫性。本文通过对湖北农村民居建筑结构、抗震性能以及居民抗震意识的调查,揭示了湖北农村民居的结构特点和抗震性能现状,对当前湖北农村建筑抗震设防存在的问题及对策进行了分析。     

巨-子结构智能隔震体系抗震性能研究

针对巨-子结构隔震体系,在隔震层处或子结构顶部与主结构连接处,施加SMA-压电智能复合阻尼器,从而形成巨-子结构智能隔震体系。本文通过限界Hrovat最优控制算法设计了巨-子结构智能隔震体系的半主动控制器,在此基础上,对巨-子结构智能隔震体系进行了Simulink控制效果仿真分析,同时比较了控制装置安装位置的不同对结构控制效果的影响,并与普通隔震结构的减震效果进行了对比。研究结果表明,智能隔震控制1（隔震层加控制装置）和智能隔震控制2（子结构顶部加控制装置）2种控制方案在控制结构的位移方面效果相差不大。总体而言,智能隔震控制2对于控制子结构单元顶部的绝对加速度效果更为显著,但是相对于普通隔震而言,特别是在控制隔震层位移方面2种方案都具有较好的控制效果。实施智能控制可以有效改善巨-子结构被动控制体系的抗震性能,并能降低隔震结构在遭受强震时由于隔震层出现过大位移导致结构倾覆的危险。     

结构附加粘滞阻尼器的抗震设计

本文结合抗震设计规范反应谱,给出了一个附加非线性流体粘滞阻尼器结构的抗震设计方法。研究了非线性阻尼器的力学特性,引入了非线性流体阻尼器的等效线性阻尼比,给出了计算最大加速度时刻附加非线性流体阻尼器结构反应的荷载组合系数,提出了按阻尼力的水平力分量与楼层剪力成正比的原则分配阻尼器阻尼系数的方法。同时给出了基于抗震规范设计反应谱附加非线性阻尼器结构的设计流程,通过一个算例说明了使用该方法设计附加非线性粘滞阻尼器结构的全过程。算例分析表明,这种设计方法适合于手算,便于设计人员掌握,在初步设计阶段可以快速、有效地设计满足给定性能水平的附加非线性流体阻尼器体系。     

粘弹性阻尼器连接的相邻结构非线性随机地震反应分析

本文用随机等价线性化方法探讨了相邻结构之间用粘弹性阻尼器连接后的非线性随机地震反应，分析发现：在小震作用下，粘弹性阻尼器对相邻结构可以同时达到较好的控制效果；但是在强烈地震作用下，安装粘弹性阻尼器有可能会在减少一个结构的地震反应的同时，增大另外一个结构的地震反应。     

基于柱顶隔震的3层3跨地铁地下车站结构抗震性能研究

针对3层3跨框架式地铁地下车站结构抗震薄弱构件,采用在柱顶不同位置设置铅芯橡胶隔震支座的方法,建立土-地下连续墙-主体结构非线性静动力耦合相互作用的二维整体时域有限元分析模型,分析柱顶隔震支座对车站主体结构的侧向变形、地震损伤和动应力反应等结构地震反应特性的影响。结果表明,仅在抗震薄弱的顶层和底层中柱柱顶设置2层隔震支座与各层中柱柱顶设置3层隔震支座均可有效减轻中柱地震损伤程度,提高车站结构整体抗震性能。然而,仅在顶、底层中柱柱顶设置2层隔震支座时,会明显加重未设置隔震支座的中间层中柱地震损伤程度。此外,柱顶隔震支座的设置会削弱隔震体系的整体抗侧移能力,从而增大地铁地下车站结构地震侧移。总体上,建议采用各层中柱柱顶均设置隔震支座的措施提升地铁地下车站结构的整体抗震性能。     

随机振动下大跨度钢管混凝土柱结构抗震性能测试方法

由地震等自然灾害引发的等级多变强随机振动会对大跨度钢管混凝土柱结构产生较大的破坏,造成相关建筑全结构寿命周期性衰减。提出一种随机振动下大跨度钢管混凝土柱结构的抗震性测试方法,在等级多变强随机振动的情况下,设计测试模型,利用信号的协方差矩阵将振动信号与噪声进行分离,通过计算振动信号的强度、后验密度及权值系数等对振动信号进行预处理,获取单一寿命衰减参数;在此基础上引入粒子群算法,求解大跨度钢管混凝土柱结构寿命衰减抑制周期,判断其抗震性。实验结果表明,按照大跨度钢管混凝土柱结构寿命衰减抑制周期的判断方法,可实现对相关建筑结构在等级多变强随机振动下的抗震性测试。     

不同设防标准RC框架结构基于易损性分析的抗震性能评估

借助非线性动力时程分析,对严格按照规范Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度设计的5个三跨6层钢筋混凝土框架结构开展易损性分析,建立了基于峰值加速度的易损性曲线。从易损性的角度对不同设防标准RC框架结构的抗震性能做了定量评价,并探讨了设防标准对RC框架结构易损性的影响。分析表明,对应于设防小震、中震及大震水平的峰值加速度,结构“小震不坏”、“中震可修”和“大震不倒”的失效概率均在18%以内,可认为结构满足三水准的性态控制目标。随着结构设防标准的提高,其易损性随之降低,相同峰值加速度对应的各个破坏状态的超越概率均有所降低。此外,将框架结构的设防烈度提高1度,其“大震不倒”的失效概率会明显减小。而将框架结构的设防烈度降低1度,其“大震不倒”的失效概率会显著增加,最高可达4倍。     

安装粘弹性转角阻尼器的海洋平台—摇摆墙体系抗震性能分析

在海洋平台摇摆墙体系基础上,在摇摆墙底部的铰接点处安装一粘弹性转角阻尼器,进行被动消能结构振动控制,利用ANSYS进行地震荷载作用下的抗震性能验算,并对阻尼器的刚度和阻尼参数进行了分析。结果表明,在摇摆墙底部施加的转角阻尼器能显著降低结构的地震反应。     

扇形铅黏弹性消能器设计参数对加固框架抗震性能影响分析

为研究扇形铅黏弹性消能器设计参数对加固框架抗震性能的影响,使用ABAQUS软件建立加固框架试件的精细化有限元模型,并基于试验结果验证其合理性,在此基础上,研究了扇形有效半径、黏弹性层宽度、铅芯直径3个关键设计参数对扇形铅黏弹性消能器加固框架结构抗震性能的影响及规律。分析结果表明,增加扇形铅黏弹性消能器的扇形有效半径、黏弹性层宽度、铅芯直径均可以提高加固框架的初始刚度、屈服荷载和峰值荷载;增加消能器的扇形有效半径可以显著提高加固框架的抗震性能;为避免消能器扇形有效半径过大导致梁柱局部应力集中,在既有结构加固中,扇形铅黏弹性消能器应避免选取过大的扇形有效半径;消能器的铅芯大小对加固框架的后期承载力影响不大。     

T形配钢钢骨混凝土柱抗震性能数值分析

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,基于12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验研究进行非线性数值模拟,了解其破坏机制、承载力、延性及耗能能力,探讨轴压比、配钢率、剪跨比对抗震性能的影响。结果表明,低周反复荷载作用下T形配钢钢骨混凝土柱滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力。在峰值荷载前,数值模拟结果与试验结果吻合较好。轴压力在一定范围内提高了试件承载力,但降低了延性;增大配钢率能提高试件的承载力、刚度和延性,使得峰值荷载后试件的性能退化趋于平缓;剪跨比对试件破坏形态有显著影响,随剪跨比的增大试件延性性能提高。