非线性粘滞阻尼器在底框砌体结构强震破坏模式控制中的应用

发布时间：2017-09-30 10:16

  本文关键词：非线性粘滞阻尼器在底框砌体结构强震破坏模式控制中的应用

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【摘要】：底部框架-抗震墙砌体房屋广泛存在于我国中小县城及乡镇中,由于底框结构底部大空间导致结构竖向“上刚下柔,头重脚轻”,属于明显竖向不规则结构。在汶川地震的震害统计中,底框结构抗倒塌性能的差异性较大,有的上部砌体房屋层倒塌较严重,有的底部框剪层倒塌较严重,说明以往研究及规范采用的刚度比指标引导破坏模式具有较大不确定性,如何引导底框结构较大概率发生合理破坏模式,提高抗倒塌能力仍然是亟待解决的问题。本文首先严格按照我国规范对8度0.2g区不同刚度比和剪力墙布置形式的底框结构进行算例设计,应用Perform-3D软件对不同刚度比底框结构进行大震下破坏模式的比较,研究较可靠实现结构底层破坏的刚度比;对较大刚度比底框结构进行小震设计中的减震规律研究和不同地震强度下粘滞阻尼器减震效果的分析,最后通过一个工程算例验证本文提出的阻尼器设计方法。通过上述思路,本文主要研究结论如下:(1)对不同刚度比、不同剪力墙布置情况的底部框架-抗震墙砌体结构大震下位移反应和结构损伤进行对比分析,底框结构主要以剪切破坏为主,结构损伤随着刚度比的增大向底部框剪层集中,刚度比大于2.00的底框结构损伤主要集中在结构底层,砌体过渡层仅少数墙单元开裂,较可靠实现了结构底层破坏。(2)对刚度比大于2.00的底框结构通过底层布置粘滞阻尼器进行减震控制,结果表明结构位移减震率随着结构附加阻尼比的增大而增大,但当附加阻尼比增加到10%以后位移减震率增大速率降低,当附加阻尼比增加到20%~25%时,上部砌体层间位移不再减小,为得到较好减震效果又不致破坏向上部砌体层转移,本文建议附加阻尼比取10%到25%之间。(3)通过对刚度比2.00和2.50底框结构减震前后结构损伤分析,未减震底框结构大震下损伤主要集中在结构底层。并随着地震强度的增加破坏进一步向下部集中,通过底层布置粘滞阻尼器的方法有力地吸收了地震能量,减轻底框结构地震中损伤的同时实现了较为均匀合理的损伤机制。(4)本文通过统计回归的方法得到了底框结构采用底层布置粘滞阻尼器的减震方法时结构小震位移减震率和附加阻尼比的数值关系,并通过一个工程算例对该数值关系的应用方法和精确度进行了验证。
【关键词】：底部框架-剪力墙砌体房屋 破坏模式 粘滞阻尼器 消能减震 刚度比
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU364;TU352.11
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 研究现状与意义9-14
• 1.2.1 底框结构刚度比取值研究9-11
• 1.2.2 底框结构消能减震设计研究11-13
• 1.2.3 研究意义13-14
• 1.3 本文研究内容14-15
• 2 算例参数与有限元分析建模15-39
• 2.1 底框侧向刚度比计算15-18
• 2.2 减震结构有效附加阻尼比计算18-20
• 2.2.1 粘滞阻尼器的恢复力模型18-19
• 2.2.2 非线性粘滞阻尼的等效阻尼比19-20
• 2.3 材料本构20-29
• 2.3.1 混凝土本构关系21
• 2.3.2 砌体本构关系21-24
• 2.3.3 钢筋本构关系24
• 2.3.4 剪力墙剪切材料本构关系24-27
• 2.3.5 砌体墙剪切材料本构关系27-29
• 2.4 结构构件建模29-35
• 2.4.1 梁柱的模型化29-31
• 2.4.2 墙单元的模型化31-33
• 2.4.3 阻尼器单元的模型化33-35
• 2.5 质量源和阻尼的确定35-37
• 2.6 输入地震动参数的确定37-38
• 2.7 本章小结38-39
• 3 不同刚度比底框结构大震下破坏模式分析39-51
• 3.1 不同刚度比底框模型设计39-43
• 3.2 集中布置剪力墙底框结构大震反应分析43-47
• 3.3 分散布置剪力墙底框模型47-50
• 3.4 本章小结50-51
• 4 底框结构减震控制研究51-92
• 4.1 不同附加阻尼比时底框结构减震效果51-62
• 4.1.1 集中布置剪力墙底框结构51-56
• 4.1.2 分散布置剪力墙底框结构56-60
• 4.1.3 本节小结60-62
• 4.2 不同地震强度下非线性阻尼器的减震控制效果62-82
• 4.2.1 集中布置剪力墙底框结构62-71
• 4.2.2 分散布置剪力墙底框结构71-81
• 4.2.3 本节小结81-82
• 4.3 底框结构减震参数确定82-90
• 4.4 本章小结90-92
• 5 结论与展望92-94
• 5.1 主要工作与结论92
• 5.2 论文不足与展望92-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-99
• 附录99-110
• 附录A 人工波作用下不同刚度比底框结构大震损伤分布99-102
• 附录B 人工波作用下底框结构强震下减震控制对比102-109
• 附录C 人工波作用下实例底框结构强震下减震对比109-110

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本文编号：947628