新型黏滞阻尼器的力学性能试验研究

研制了一种新型黏滞阻尼器,对D1～D6六种不同型号的黏滞阻尼器进行低周循环加载试验和抗低周疲劳性能试验,研究阻尼器的耗能性能、参数相关性能及恢复力模型。研究结果表明,研制的黏滞阻尼器达到了预期设计要求,具有良好的耗能性能与抗低周疲劳性能,阻尼器设计与加工技术可靠、工作性能稳定、密封性好;Maxwell模型能够很好地描述新型黏滞阻尼器的恢复力模型,反映阻尼器的实际受力情况,理论与试验滞回曲线吻合性良好。     

扇形铅黏弹性阻尼器滞回性能试验研究

试验设计并制作了2组4个几何尺寸及构造相同但橡胶剪切模量不同的扇形铅黏弹性阻尼器,对其进行低周反复荷载作用下的滞回性能试验。研究阻尼器的滞回性能、骨架曲线与恢复力模型、疲劳性能及大变形能力,分析不同应变幅值、不同加载频率、不同橡胶剪切模量对其性能的影响,并通过有限元软件对阻尼器进行有限元分析,对比有限元分析结果和试验结果。研究结果表明:该阻尼器滞回曲线饱满、耗能能力较强,具有良好的抗疲劳性能和大变形能力;阻尼器的橡胶材料剪切模量和试验加载幅值对其性能参数有一定的影响;试验加载频率对其性能参数影响较小;阻尼器恢复力模型可采用双线性模型来描述;试验和有限元分析结果吻合较好,验证了该阻尼器有限元模拟分析方法的合理性。     

设计参数对非线性黏滞阻尼器的力学性能影响研究

为研究不同设计参数对黏滞阻尼器性能的影响,对二甲基硅油进行剪切试验,得到粘度和剪切应力随剪切速率的变化曲线。设计了27组不同参数的黏滞阻尼器,采用ICEM CFD建模和网格划分,导入FLUENT软件对其进行分析,研究了缸筒内径、活塞杆直径、活塞厚度、阻尼孔直径、间隙大小、阻尼孔数量、硅油粘度七个参数对黏滞阻尼器耗能性能的影响及规律。研究结果表明:缸筒内径和活塞杆直径影响阻尼器内部腔体硅油容量,活塞速度一定时,腔体硅油容量越大,阻尼器出力和阻尼系数越大;活塞厚度影响阻尼孔和间隙的长度,活塞厚度越大,阻尼器出力和阻尼系数越大;阻尼孔直径、阻尼孔数量和间隙大小影响活塞上硅油流通面积的大小,活塞速度一定时,流通面积越大,阻尼器出力和阻尼系数越小,阻尼孔直径和阻尼孔数量主要影响速度指数的变化,对阻尼系数影响较小,间隙大小对阻尼系数影响较大;粘度越大,阻尼器出力和阻尼系数越大,速度指数越小。     

位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架减震效果及动力试验研究

为提高黏滞阻尼伸臂桁架在地震作用下的耗能效率,设计了一种带位移放大装置的黏滞阻尼伸臂桁架。对分别设置传统型和位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构进行有限元分析,对比了结构的地震响应及阻尼器的工作状态。通过动力荷载试验,考察两种黏滞阻尼伸臂桁架的滞回性能,对比阻尼器的位移及耗能,研究位移放大系数的变化规律,分析伸臂桁架刚度对黏滞阻尼伸臂桁架工作效率的影响。结果表明：相比传统型黏滞阻尼伸臂桁架,采用位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架可将阻尼器的耗能效率提高至原来的1.5~1.8倍,使结构获得更好的减震效果;位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架滞回曲线光滑、对称、饱满,具有良好的工作性能,且能有效放大阻尼器的工作位移并增大耗能;提出了黏滞阻尼伸臂桁架的位移放大系数的计算式,计算值与试验值吻合较好;为保证黏滞阻尼伸臂桁架的工作效率,建议伸臂桁架的刚度比取值不小于9。     

装配式高强钢筋混凝土框架节点滞回性能试验研究

为研究装配式带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点的滞回性能,设计2个装配式高强钢筋混凝土框架节点和1个现浇高强钢筋混凝土框架节点,进行低周往复加载试验,对比分析其滞回性能、刚度退化、骨架曲线、承载力退化和耗能能力等。结果表明:与现浇高强钢筋混凝土框架节点试件相比,带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点试件的滞回曲线更为饱满,刚度退化得到有效减缓,承载力降低系数增加,各主要阶段的等效黏滞阻尼系数和总等效黏滞阻尼系数增加,耗能能力得到提高,承载能力和变形能力也得到提高;预制柱中采用带水平连接板的方钢管连接件在改善装配式混凝土框架节点滞回性能方面效果更佳。     

黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度减震体系的地震反应分析

为了研究黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的减震控制,基于对其工作机理和阻尼力计算公式的已有研究,建立了安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的单自由度体系运动方程和能量方程,对安装黏滞阻尼器的单自由度体系和安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度体系进行了地震反应分析对比,包括:对具有相同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了多遇地震作用下的控制效果分析和能量分析;对El Centro波作用下具有相同位移控制效果的不同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了罕遇地震作用下的控制效果分析和能量分析.结果表明,该装置在不同强度地震作用下对位移、速度、阻尼力等响应具有明显的放大作用,安装阻尼系数较小的阻尼器可达到直接安装阻尼系数较大阻尼器相同的减震和耗能效果,且具有在不同强度地震作用下位移不失效的优点.     

黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度减震体系的地震反应分析

为了研究黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的减震控制,基于对其工作机理和阻尼力计算公式的已有研究,建立了安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的单自由度体系运动方程和能量方程,对安装黏滞阻尼器的单自由度体系和安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度体系进行了地震反应分析对比,包括:对具有相同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了多遇地震作用下的控制效果分析和能量分析;对El Centro波作用下具有相同位移控制效果的不同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了罕遇地震作用下的控制效果分析和能量分析.结果表明,该装置在不同强度地震作用下对位移、速度、阻尼力等响应具有明显的放大作用,安装阻尼系数较小的阻尼器可达到直接安装阻尼系数较大阻尼器相同的减震和耗能效果,且具有在不同强度地震作用下位移不失效的优点.     

新型抗冲击型黏滞阻尼器的力学性能研究#br#

现有特大跨桥梁结构横向减震系统在体系转换过程中会产生巨大的冲击力和刚度突变，针对该问题，研发了一种新型抗冲击型黏滞阻尼器。通过落锤冲击试验，模拟剪力销剪断瞬间产生的冲击力，研究冲击力对阻尼器性能的影响。试验结果表明，研发的阻尼器为速度相关型阻尼器；在冲击力作用瞬间，装置的位移量非常小，具有较大的刚度，可保证结构体系的稳定转换；可根据实际工程的需求调整剪切间隙，满足不同阻尼力的需求。从计算流体力学角度，采用Fluent软件的六自由度运动模型结合动网格技术，能够很好地模拟阻尼器的力学性能。引入速度相关系数、间隙系数和调整系数，反映黏滞液的黏度、剪切间隙等因素对阻尼器力学性能的影响，提出了新型抗冲击型黏滞阻尼器的力学模型，用于指导阻尼器的初步设计。     

黏弹性阻尼器抗震疲劳性能试验加载制度研究

我国现行规范及规程对于黏弹性阻尼器抗震疲劳性能试验要求未能完全真实地反映其性能特点,使得许多性能优良的黏弹性阻尼器不能满足现行标准中的疲劳性能要求,而黏弹性阻尼器由于其黏弹性材料的特殊性,若其未发生破坏,放置一段时间后力学性能会有明显恢复。因此,针对黏弹性阻尼器抗震疲劳性能试验中的加载制度低估了黏弹性阻尼器性能这一问题,提出了一种改进的黏弹性阻尼器抗震疲劳性能试验加载制度,即先在100%应变幅值下预加载5圈以剔除初始刚度的影响,再按照“5圈100%应变幅值加载,20圈50%应变幅值加载,5圈100%应变幅值加载”的加载制度进行30圈加载。通过对比黏弹性阻尼器的滞回耗能,发现黏弹性阻尼器在改进加载制度下的滞回耗能大于绝大部分天然地震动下的滞回耗能,从能量的角度验证了所提改进加载制度的合理性。     

新型黏滞阻尼墙动力性能试验研究北大核心CSCD

设计了一种新型黏滞阻尼墙,并通过水平动力加载试验,研究新型黏滞阻尼墙在不同振动频率和位移幅值下的阻尼力与位移关系,探讨了新型黏滞阻尼墙的滞回特性,以及振动频率、位移幅值、速度、循环特性等对其动力性能的影响。研究表明,新型黏滞阻尼墙耗能效果较好,其阻尼力与速度有关,而与频率无相关性;地震作用下,其耐久性较好。     

附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点 动力循环加载性能分析

进行了4个附设黏滞阻尼器及2个未附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点在动力循环荷载作用下的试验研究,获得其荷载-位移滞回曲线,分析其延性、耗能能力等力学性能。结果表明：附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点试件滞回曲线饱满,延性及耗能性能良好。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件建立三维有限元模型,对试件进行数值模拟分析,研究附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点的承载力、延性等性能;非线性模拟分析得出的结果与试验实测结果吻合较好。在此基础上对该类构件进行参数分析,研究轴压比、混凝土强度、方钢管屈服强度、阻尼器关键参数等对其力学性能影响。结果表明：随混凝土强度、方钢管屈服强度、阻尼系数提高,试件承载能力逐渐增大;随轴压比及混凝土强度增大,试件的承载力虽有提高,但试件延性逐渐降低;提高方钢管屈服强度,试件延性增大;随着阻尼指数的增大,试件的承载力和位移延性呈现出先上升后下降的特征。表明要提高附设黏滞阻尼器试件的抗震性能,应合理选择黏滞阻尼器的性能参数。     

黏滞阻尼器初始刚度的合理取值探讨

目前工程界关于黏滞阻尼器初始刚度的取值普遍较大,这与其实际性能差别较大。过大的初始刚度取值会大大高估黏滞阻尼器在风和地震下的耗能作用,使得结构设计偏于不安全。结合试验和有限元计算结果,验证了黏滞阻尼器加载刚度与其初始刚度数值上近似相等。结合一个工程案例,通过对非减震模型、不同减震模型的层间位移角、层间剪力、能量分布、附加阻尼比、滞回曲线的对比分析,阐述了黏滞阻尼器初始刚度的不合理取值可能会高估黏滞阻尼器的消能作用。     

钢结构仿古建筑阻尼节点动力加载试验及有限元分析

按照1∶2.6的比例设计并制作了2个附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件和1个无阻尼器的节点试件。通过周期性动力加载试验研究其抗震性能,分析了黏滞阻尼器对钢结构仿古建筑梁-柱节点试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化、延性以及耗能能力等指标的影响。研究结果表明:钢结构仿古建筑阻尼节点试件的峰值荷载较无阻尼试件的有所提高,其滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。基于试验研究,运用有限元分析软件ABAQUS对附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件周期性动力加载试验进行了模拟,有限元计算结果与试验结果吻合较好。试件耗能能力随阻尼系数的增大而增大,提高相同阻尼系数,试件滞回耗能的增加量基本相同。     

扇形铅橡胶阻尼器滞回性能试验研究

试验制作了几何尺寸相同但铅芯直径不同、橡胶硬度不同的3个扇形铅橡胶阻尼器,通过自行设计的L型加载架对其进行低周往复荷载作用下的滞回性能试验.针对不同加载波形、加载频率、加载位移幅值、橡胶硬度以及铅芯尺寸等参数验证扇形铅橡胶阻尼器的耗能能力.研究结果表明:该阻尼器滞回曲线饱满、耗能能力较强,具有较好的大变形能力;阻尼器的加载波形、加载频率与加载幅值、橡胶硬度以及铅芯直径均会对其滞回性能产生相应影响.     

黏塑性阻尼墙试验研究

为了解决传统黏滞阻尼墙位移较大时阻尼力较小,且无法为结构提供刚度的问题,设计了一种黏塑性阻尼墙。对传统黏滞阻尼墙和黏塑性阻尼墙的对比试件进行了滞回试验,检验了黏塑性阻尼墙小震下黏滞耗能、大震下黏滞耗能与金属耗能共同作用的特点。分析了螺栓滑移对刚度的影响,证明了黏滞耗能和金属耗能的耗能量相匹配可以有效增大等效阻尼比,降低地震反应。讨论了金属阻尼器工作间隙的影响,建议工作间隙值取为黏塑性阻尼墙高度的1/250,并建议将最大位移为黏塑性阻尼墙高度的1/100处,两种耗能相等时的黏滞系数作为合理黏滞系数。     

设置黏滞阻尼器的装配整体式框架结构抗震性能试验研究

为研究黏滞阻尼器对装配整体式框架结构抗震性能的影响,分别设计制作了1榀带黏滞阻尼器的装配整体式钢筋混凝土框架模型和普通装配整体式钢筋混凝土框架模型.对两模型进行了水平正弦激励荷载作用下的抗震性能试验,研究了两模型的滞回特性、耗能能力等.试验结果表明:设置黏滞阻尼器框架的滞回曲线较普通框架饱满,结构的耗能能力及附加阻尼比...     

大空心率圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能研究

为研究大空心率圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件的滞回性能,对10个圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯试件(8个往复加载和2个单调加载试件)进行试验研究。考察空心率(0.6和0.8)和轴压比(0、0.2、0.4和0.6)对试件的破坏模态、P-Δ关系曲线和滞回性能的影响,并建立数值模型对单调加载的压弯试件的受力机理进行分析,最后讨论了圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件侧向承载力简化计算方法。研究结果表明,两种空心率试件的破坏形态基本一致,表现为试件下部不同程度的局部破坏;往复压弯试件的P-Δ曲线较为饱满,表现出较好的滞回性能。空心率从0.6增加到0.8对试件的侧向承载力和延性影响较小,两种空心率下的峰值荷载平均相差约3%。随着轴压比增加,试件的极限荷载降低,延性逐渐变差。往复加载试件的强度退化不明显,空心率为0.8的试件刚度退化更显著。试件的平均位移延性系数为3.56,平均黏滞阻尼系数为0.322,表现出较好的耗能能力。当空心率为从0.6增加到0.8,试件的黏滞阻尼系数平均提高15%。     

单腔与多腔放大式高效耗能黏滞阻尼墙性能研究

针对阻尼墙耗能效率问题提出横向位移放大与纵向多腔放大概念,并以此设计了3种高效耗能黏滞阻尼墙装置,即单腔放大式黏滞阻尼墙(SADW)、多腔放大式黏滞阻尼墙(MADW)和多腔相对放大式黏滞阻尼墙(RADW)。根据3种阻尼墙的构造特点,分析了横向位移放大系统与纵向多腔放大系统的耗能效果,提出了阻尼力及耗能理论计算式。取SADW为代表与普通黏滞阻尼墙(VDW)进行试验对比研究,分析在不同试验工况下SADW的滞回耗能能力。结果表明：SADW的滞回曲线较VDW更加饱满,耗能效果更为显著;将阻尼力-位移试验结果与理论曲线进行了对比,两者基本一致,阻尼力相差6.35%,理论滞回模型能较好模拟试验结果。同时,建立了30层混凝土框架核心筒结构进行地震时程响应分析,对比VDW和3种高效黏滞阻尼墙对该结构的减震效率,4种减震方案的结构附加阻尼比分别为0.71%、3.38%、6.22%、735%,附加阻尼比放大倍数分别为4.5、7.8、9.0,进一步验证了所提出的3种高效耗能阻尼墙具有良好的减震效果。     

黏弹性阻尼器的力学性能试验研究

采用国产的橡胶材料制成了一种黏弹性阻尼器。对该黏弹性阻尼器进行了低周反复加载试验和疲劳试验,分析了应变幅值和加载频率对黏弹性阻尼器最大剪应力、储能剪切模量和损耗剪切模量等力学性能指标的影响。研究表明,黏弹性阻尼器各项力学性能指标稳定,受加载频率影响较小,但与应变幅值相关性较明显。黏弹性阻尼器具有较强的大变形能力,滞回曲线饱满,强度退化小,表现出良好的耗能性能和抗疲劳性能。     

带黏滞阻尼器腋撑钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为研究黏滞阻尼器腋撑对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,设计制作了带黏滞阻尼器腋撑的钢筋混凝土框架模型和普通框架模型各1榀,对其进行水平正弦稳态激励荷载作用下的抗震性能试验,研究了两榀框架的滞回特性、耗能能力以及关键测点应变等。试验结果表明：设置黏滞阻尼器腋撑框架的滞回曲线较普通框架饱满,结构的耗能能力及附加阻尼比显著提高;激振频率变化对两榀框架的滞回特性以及钢筋应变影响较小;设置黏滞阻尼器腋撑可较大幅度降低梁柱节点处的内力,延缓框架柱顶塑性铰的产生和发展,有效地保护梁柱节点,改善钢筋混凝土框架的抗震性能,但黏滞阻尼器腋撑加大了梁柱加腋处及柱脚的内力;带黏滞阻尼器腋撑钢筋混凝土框架和普通框架均为柱脚塑性铰发展严重而破坏。