附加黏弹和黏滞阻尼器的RC框架减震优化

发布时间：2020-08-06 21:03

【摘要】：结构减震控制技术具有降低结构地震响应和耗散能量的优点,所以越来越多的应用于建筑结构中。黏滞阻尼器为结构提供阻尼但其造价较高;黏弹性阻尼器可为结构提供阻尼且造价较低,增加结构刚度从而改变自振频率。本文结合黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器各自互补的特点,通过设计合理的附设阻尼器的方案,可以得到其较好的减震效果,所以本文针对黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器混合布置于结构方案进行研究,主要内容如下:(1)对附加阻尼器减震层的RC框架结构的最大层位移角和基底剪力与阻尼器的参数关系进行研究分析,采用积算公式可得在单独布置减震层与布置多道减震层的偏差并可预测减震层的层数,通过对阻尼器单道减震层布置的多个方案进行非线性时程分析,结果表明:随着阻尼器参数(阻尼器系数和阻尼器指数)越大则减震效果越好,但当参数增加到一定程度减震效果越来越不明显且减震结构的经济性降低;黏滞阻尼器减震层布置在结构低层位置及中部时对层间位移角减少效果较好,当黏弹性阻尼器减震层布置在结构低层位置及结构上部减震效果较好。(2)通过对RC框架结构同时附设黏滞阻尼器减震层和黏弹性阻尼器减震层,得到1 1种混合减震布置方案,地震反应分析结果表明:在进行混合减震层布置时,结构上部的布置黏弹性阻尼器减震层,在结构中部及下部布置黏滞流体阻尼器减震层其减震效果比其他方案较好。(3)通过对一个9层RC框架结构的工程实例进行混合减震优化设计,根据减震层阻尼比公式对各减震层的阻尼器参数进行估算,结果表明:2层和3层布置黏滞阻尼器,在6层和7层设置黏弹性阻尼器,位移角降低了 40%。该减震方案可达到减震目标,为以后的工程实例提供指导。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375.4;TU352.1
【图文】：

58% 1 。1964 年在阿拉斯加发生的里氏 9.2 级地震造成了 215 幢居民楼和 157 幢商业楼损毁特别是高层建筑和占地面积较大的建筑物，而因阿拉斯加的人口密度较小，则其造成的人员伤亡较少；在 1995 年日本阪神爆发的里氏 7.2 级地震，导致神户市发生墙体断裂通讯及电路遭到破坏因此造成严重的火灾，且多达 5 万幢房屋倒塌 14 万座房屋受到严重破坏而需维修，这直接导致 30 多万人无家可归，经济损失达千亿美元；在印尼 2004年发生了 8.8 级地震，这导致了 23 万人受伤或是死亡，50 万人流离失所；而在 2008年的中国汶川发生的 7.9 级地震，造成了 8 万人死亡和约 8000 人受伤；尼泊尔在 2015 年发生了里氏 8.1 级地震，此次地震导致了 8786 人死亡及超过 2 万人受伤，而且此次地震波及中国西藏、不丹等周围接壤的国家，对当地的历史文化古迹造成了严重的破坏，更是导致了经济损失超过 50 亿美元。在这些地震发生后的数据统计结果表明，人员伤亡大多是由于建筑物的倒塌，材料的坠落砸死或压伤。所以要增加结构的抗震性能是减少人员伤亡最基本的措施。如图 1.1 和图 1.2 所示为 5.12 汶川和尼泊尔地震时破坏的建筑。

图 1.2 尼泊尔地震被破坏的建筑然而，长期以来建筑工程一直以传统方式来抵抗地震作用，如增加结构的刚度、提高抗震承载力、改变结构质量分布及增大结构刚度等。传统的抗震方式主要是为了使结构在不可预测的强震作用下，使主体部位不发生严重的破坏甚至倒塌，而将地震能量作用于次要部位使其发生塑性变形，利用次要部位的延性来耗散地震的能量[2]。增大结构截面不仅增加了刚度对抗震不利，会使结构增加地震作用。以此增加了结构的造价，这就是所谓的“硬抗”[3]。传统抗震虽然使建筑物在大震中免于倒塌，并在地震中极大的保障了人民的生命安全，但同时也有许多不足之处，如不能有效控制结构在大震下造成建筑物的破坏程度和经济损失。由于地震有较大的随机性以及结构本身抗震设计计算的误差，则会导致结构在强震作用下难以确保结构的安全性。经过长期探索，一种结构减震控制的抗震技术被提出来，相比于传统抗震，减震控制结构具有降低地震作用，消耗地震能量，以及增强结构抗震性能的优点[4]。

图 1.3 结构减震控制分类一般是将消能减震构件布置在原结构中层间变形较大的位置，通过消能减震消耗、吸收地震输入的能量，使结构本身及位于建筑内的装修、家具、仪器设或者能够正常使用。一般来说，在结构中设置减震装置后，由结构主体和减震承担地震作用，能减轻结构的地震反应，使之在外界的地震作用或风的作用下项的反应值在规范值范围内。被动消能减震技术主要是在建筑中安装滞回曲线饱满的消能构件，和原有的构成新的整体以抵抗地震的作用，而消能部件作为原结构的一个子结构。在消构中，主要是利用消能结构来耗散地震输入的能量，使建筑结构所受到的地震，直接减少了结构的动力反应，从而保证主体结构在地震作用下免受影响。被动控制减震技术适用于抗震设防地区和对抗震设防有特殊要求的既有建筑固或者是新建建筑；特别是适用于高层结构和超高层建筑结构的抗风设计，也用于其他动荷载作用下的建筑结构。.2 消能减震技术特点及原理

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本文编号：2782959