减震钢框架的性能设计方法与地震易损性研究

发布时间：2020-11-01 21:24

　　 自复位阻尼器同时具备良好的自复位能力和一定的耗能能力,能有效降低钢框架结构在地震作用下的响应,且能避免地震后出现残余变形。基于性能的抗震设计方法可实现结构在不同的地震作用下满足选定的性能水准。对被动控制结构进行基于位移的性能设计,可直接确定结构所需附加阻尼比,并在此基础上进行设计及布置阻尼器。地震易损性分析方法秉承了基于性能的抗震设计思路,针对已设计好的结构,在指定的地震动参数下,评价结构达到或超越指定极限状态下的条件概率。本文针对附加自复位阻尼器的高层钢框架结构,采用基于能力谱法进行了性能设计,对安装自复位阻尼器的钢框架结构进行了地震易损性分析,并将能量法应用到被动控制钢框架结构中,进行了基于能量的性能评价。主要工作如下:(1)对附加自复位阻尼器的高层钢框架结构进行了基于性能的抗震设计研究。针对基于位移的性能设计方法,介绍了结构整体变形与构件变形的性能水准,归纳了自复位阻尼器的选取原则,同时考虑附加阻尼比与附加刚度影响的情况下,对被动控制高层钢框架进行了基于位移的抗震性能设计。此外,针对20层无控和有控的Benchmark钢框架结构进行了基于性能的抗震设计,具体过程:确定结构性能目标与性能水准;建立结构的弹塑性分析模型,计算结构基于谱位移的性能点,评价结构整体及主要构件变形指标;根据性能目标确定性能点,计算结构的等效阻尼比,并计算结构所需的附加阻尼比;进行阻尼器力学参数设计及并布置阻尼器,并对附加自复位阻尼器的钢框架结构性能分析,评价结构与构件的变形指标,评价阻尼器的减震效果。(2)对附加自复位阻尼器的高层钢框架结构进行地震易损性分析。介绍了基于增量动力分析的地震易损性分析方法,并对20层的无控及有控Benchmark钢框架结构进行了地震易损性分析,并在此基础给出减震设计建议。具体过程:在ABAQUS软件中建立有限元分析模型,对无控结构和有控结构进行大量的非线性动力时程分析,根据时程分析数据绘制IDA曲线簇,将数据转化为标准正态分布的概率方程从而得出地震易损性曲线,并将地震易损性曲线转化为在八度设防烈度下对应的小震、中震和大震下的地震易损性矩阵,并评价阻尼器的减震效果。(3)对附加自复位阻尼器的高层钢框架结构进行基于能量的抗震评价。介绍了基于能量的抗震评估方法,并总结了与能量相关的参数的计算,如地震输入能、结构的滞回耗能、阻尼耗能、结构的滞回耗能能力。同时,针对20层无控与有控Benchmark钢框架结构进行了基于能量的安全性评价,并分析了阻尼器的耗能作用。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU391;TU352.11
【部分图文】：

（a）复位组 （b）耗能组 （c）阻尼器图 3-25 阻尼器滞回曲线3.8.5 被动控制结构的性能分析3.8.5.1 被动控制结构基于构件变形分析安装了阻尼器后实际上是会对结构提供附加刚度，使得原来的能力曲线适当往上平移，再根据计算等效阻尼比的方式使得顶点位移也会上移，最后结果会比计算结果要大。被动控制结构在中震作用和大震作用下的各构件所处的性能水准出现率如下表3-29 和表 3-30 所示。从表 3-29 和表 3-30 可知，被动控制结构在中震作用下，梁构件处于 AB 状态下的比率为 100%，处于 IO 状态下比率为 0%，处于 LS 状态下的比率为 0%，处于 CP 状态下的比率为 0%；柱构件处于 AB 状态下的比率为 100%，处于 IO 状态下比率为 0%，处

无控结构在中震作用下出铰图

无控结构在大震作用下出铰图
【参考文献】

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本文编号：2866121