限位U型软钢阻尼器的减震性能研究及应用

发布时间：2020-08-26 20:43

【摘要】：结构振动控制是通过在结构上安装耗能装置或非承重耗能构件,目前结构振动控制技术已经在高层和桥梁等结构中大量使用,其中在结构中设置金属软钢阻尼器来耗散地震能量的做法开始于Kelly等所做的研究,而U型软钢阻尼器作为金属软钢阻尼器最典型的代表之一,在工程实践中被广泛应用;同时U型软钢阻尼器在工程结构中的优化布置方式的合理性是减震结构设计的重要环节,它要解决的问题是如何布置耗能装置既能使控制效果达到目标效果又能经济节约。如何设计更符合实际需要的U型软钢阻尼器及如何确定合理的阻尼器布置方式是一个重要的课题。本文正是围绕此课题,设计分析了限位U型软钢阻尼器,并对U型软钢阻尼器在高层混凝土框架结构中的优化布置方式及减震效果进行了分析研究。研究所展开的主要工作和结论如下:1.通过三条不同的地震波对混凝土框架结构进行三向激励,对结构进行模态分析和动力非线性分析,由数据的分析结果可以得出:结构整体受力情况合理;在7度多遇地震(加速度峰值35gal)作用下,混凝土框架结构弹性层间位移角符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的要求,均小于1/550;在7度罕遇地震(加速度峰值220gal)作用下,高层混凝土框架结构已经进入弹塑性工作状态,若以罕遇地震作用下结构处于弹性工作状态为目标,此高层混凝土框架结构有减震的需求。2.设计了一种限位U型软钢阻尼器,描述了该阻尼器设计的优点,并以其为单元提出了可用于消能支撑中的U型软钢耗能装置。然后建立了该阻尼器的有限元计算模型,通过对该阻尼器数值计算的结果进行分析,得出:随着位移荷载幅值的增大,阻尼器的最大恢复力呈指数型缓慢增加,且提供了工程实际中的简要的设计步骤;用拟合的方法,提出了该阻尼器的最大恢复力计算公式,并对其相对误差进行了分析,结果表明该公式拟合效果良好。3.将U型软钢阻尼器减震系统加入到大高层混凝土框架结构中,经分析知未加U型软钢阻尼器减震系统的条件下,结构中梁的轴力和柱的剪力最大值处于400KN左右,因此,为了进一步发挥U型软钢阻尼器的减震效果,阻尼器的吨位初步确定为600KN.4.使用层间位移迭代法、最优二次型性能指标损失量法、普通布置法进行U型软钢阻尼器位置布置,经减震效果对比分析,发现层间位移迭代法布置U型软钢阻尼器对结构的减震效果相对最好。并基于弹性层间位移角限值目标,在使用层间位移迭代分布法布置U型软钢阻尼器的基础上,对高层混凝土框架结构的U型软钢阻尼器减震系统进行了最终优化,经分析知,各项减震指标均达到相对最优。5.确定本文第二章所得出的阻尼器力学计算公式可用于高层混凝土框架结构的减震设计中。本文的主要创新点如下:1设计了一种可以消能支撑的形式用于建筑结构减震的限位U型软钢阻尼器耗能装置。2提出了阻尼器最大恢复力和位移荷载幅值之间的关系数学公式,并提出了一种可考虑限位U型软钢阻尼器的U型钢板构造尺寸影响的最大恢复力模型。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.1
【图文】：

器研究及应用逡逑因其构造简单、力学性能稳定、耐疲劳性换、减震效果显著等优点，研宄和应用最广泛的技术之一。本节对金属软钢阻尼器细阐述。逡逑器力学模型逡逑器的力学性能受阻尼器的金属特性、阻尼器曲线一般为屈服后有一定刚度的平行四边形。相应的阻尼力滞回曲线［３］。逡逑模型逡逑型是软钢阻尼器力学模型之中最简单的一种，所示为中空菱形软钢阻尼器在数值模拟与试丽圃邋８０ｒ邋５逡逑

型模型逡逑型是软钢阻尼器力学模型之中最简单的一种，１所示为中空菱形软钢阻尼器在数值模拟与试丽圃邋８０ｒ邋５逡逑ｚｚｚｉ…劣ｉ逦！邋６０逡逑－＜＞0邋？逡逑－８０邋■逡逑图１理想弹塑性模型与试验的滞回曲线逡逑邋Ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ邋Ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋Ｉｄｅａｌ邋Ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ邋Ｍｏｄｅｌ邋ａｎｄ邋Ｅｘｐｅｒｉ动强化模型逡逑由构件的屈服强度、弹性和屈服后刚度确定。阶段是强化阶段。图２给出了双线性强化模型线的比较。逡逑逦５线性Ｍａｓ化捞ｓ｜邋ｓｏ「２逡逑■逦

３．混合模型逡逑Ｍａｓｉｎｇ在１９２６年最早提出了混合模型，基于该模型和试验阻尼力滞回曲线的逡逑比较，如图３所示。逡逑逦混合後坐逦ｓｏｒ逦２逡逑逦试验逦６０邋．邋Ａ逦逦逡逑－１２邋－｝0！邋Ａ邋－６！邋Ａ逦Ａｊ邋６邋ｙｉｊ邋ｉｏ邋１２逡逑＊逦－６０邋■逡逑－８０邋？逡逑图３混合模型与试验的滞回曲线逡逑Ｆｉｇ．３邋Ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ邋Ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｍｉｘｅｄ邋Ｍｏｄｅｌ邋ａｎｄ邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ逡逑１．２．２金属软钢阻尼器的研究应用现状逡逑自１９７２年Ｙａｏ［４］提出结构振动控制概念以来，各国学者对金属软钢阻尼器进行逡逑了大量理论和试验研究。在结构中设置金属软钢阻尼器来耗散地震能量的做法开逡逑始于Ｋｅｌｌｙ等［５］所做的研宄，随后广大学者研发出了各式各样的软钢阻尼器。下面逡逑着重介绍几种典型的软钢阻尼器。逡逑１．逦Ｘ型和三角形加劲阻尼器逡逑１９９５年欧进萍等［６］进行了邋Ｘ形和三角形、摩擦型软钢阻尼器的静力加载与低逡逑周疲劳试验，分析比较了三角形、摩擦型和Ｘ型阻尼器的减震效果。１９９７年吴斌逡逑等［７］对钢板屈服阻尼器的薄膜效应做出了讨论，提出考虑薄膜效应的疲劳验算准则。逡逑２00４年李冀龙［８４］分别利用软钢的Ｒ－０本构关系（Ｒ－０模型）与双线性本构关系，逡逑并推导建立了三角形和Ｘ形钢板阻尼器的恢复力模型。逡逑２．

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

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本文编号：2805671