基于自适应扩展卡尔曼滤波的 消能减震结构及附加阻尼力识别

针对消能减震结构中阻尼器提供的阻尼力难以直接测量,对其性能及状态进行评估较为困难的问题,提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波的结构参数及未知激励识别方法,并将其应用于消能减震结构的阻尼器特性识别. 当阻尼器结构模型已知时,该方法可对阻尼器参数进行识别;当阻尼器结构模型未知时,阻尼器对结构提供的附加阻尼力可视为结构所受附加未知激励,同样也可由该方法进行识别. 采用一个多层剪切框架结构和一个多层加装阻尼器的消能减震结构作为数值算例,并采用一个单层加装阻尼器的剪切框架结构作为试验算例,验证了所提出的方法的有效性和可行性. 所提出方法可为消能减震结构中阻尼器的特性识别及性能评估提供更多的依据.     

带组合型阻尼器的可更换连梁

提出了一种新型可更换连梁,在连梁中部设置O型钢板-黏弹性组合型阻尼器.进行了黏弹性阻尼器、O型钢板阻尼器以及组合型阻尼器的低周反复加载试验,结果表明组合型阻尼器具有很强的耗能能力和变形能力.提出了带组合型阻尼器的可更换连梁的结构设计方法,并对带该可更换连梁与带传统钢筋混凝土连梁的一个超高层结构在风荷载和地震作用下的反应进行了对比分析.分析结果表明,在风荷载和小震作用下,黏弹性阻尼器开始耗能,O型钢板阻尼器处于弹性状态;在大震作用下,O型钢板阻尼器屈服,与黏弹性阻尼器共同耗能.组合型阻尼器在风振和不同水准地震作用下均能发挥消能减震作用.带新型可更换连梁的结构具有比传统结构更好的抗风和抗震性能.     

带破损安全层消能减震结构耗能分析

阐述了破损安全与消能减震的基本原理与发展现状,基于结构抗震的能量分析方法,分析带破损安全层消能减震结构耗能情况.采用破损安全与消能减震理论相结合的方法来大量耗散地震能量,提高结构抗震能力.利用SAP2000软件,分别建立模型进行抗震性能分析.结果表明:从抗震性能与经济性综合考虑,双柱框架消能减震结构性能优越,可以有效降低楼层的层间位移和成本;其单个阻尼器耗散的地震能量较大,能够降低主体结构构件的耗能,保证结构的承载能力;可以避免底层设置双柱带来的安全隐患.     

新型耗能增强型SMA阻尼器设计和滞回耗能性能分析

通过形状记忆合金的材性试验研究其超弹性变形性能,并将其等效拟合为多线性模型,得到其计算参数.提出一种新型耗能增强型SMA阻尼器,说明其构造,阐述其工作原理和设计要点,并介绍阻尼器的设计方法,推导阻尼器的恢复力模型.通过有限元程序对设置该阻尼器的多层钢框架、对角设置SMA拉索的多层钢框架、普通钢框架进行低周反复分析,对比研究了该阻尼器的消能减震能力.研究结果表明:该阻尼器的滞回环非常饱满,耗能能力强,优于对角设置SMA拉索的耗能效果,因此,该新型耗能增强型SMA阻尼器在消能减震领域具有良好的应用前景.     

带刚性伸臂减震层高层结构抗震性能对比与分析

通过推导三角形形式钢管伸臂对有效层间位移的放大公式,得到了带刚性伸臂减震层高层结构中黏滞阻尼器的模态附加阻尼比计算公式.以一个框架-核心筒结构为例,对其分别设置刚性伸臂减震层、对角支撑减震层及加强层在近场脉冲波和非脉冲波作用下的抗震性能进行了对比与分析.结果表明,带刚性伸臂减震层高层结构的抗震性能在3类结构中最为优越,而脉冲波则会导致层间位移等性能指标大幅增加,设计时不容忽视.同时,带刚性伸臂减震高层结构抗震性能的提高与剪力墙到外框柱轴线间的距离成正比,与层高成反比,与阻尼器竖向夹角的余弦相关.     

粘弹性阻尼器消能结构基于H2和H∞性能优化设计

基于H2和H∞性能对粘弹性阻尼器消能结构中阻尼器进行布置,具有一定的优化效果;而针对只有一个薄弱层或某一薄弱层突出的结构,将该层控制输出作为唯一的控制输出,消能减震效果将明显改观.利用Matlab中LMI工具箱和优化工具箱可以方便地确定阻尼器在结构中的优化位置及相应的数量.通过结构响应计算可以合理地选择所需阻尼器的数量.选用一栋10层混凝土框架结构对优化方法进行了验证,非线性时程分析结果表明了其优越性.     

联合消能减震结构设计方法与工程应用分析

分析了防屈曲支撑(BRB)与黏滞阻尼器(VD)联合消能减震原理,讨论该联合消能减震结构体系的设计方法,并基于分析结果给出联合消能减震结构的实用设计流程,根据该流程对一框架剪力墙结构进行BRB和VD的联合减震设计,并与单一使用BRB和单一使用VD的减震结构进行方案对比,对设计的BRB和VD联合减震结构进行弹性和弹塑性时程分析。结果表明:联合消能减震结构可同时取得较好的位移减震效果及地震剪力减震效果;BRB及VD各自分工明确且功能互补,BRB主要增加结构抗侧刚度,VD主要增加结构阻尼比;所设计联合消能减震结构在各水准地震作用下均能实现既定的抗震性能目标。     

新型耗能增强型形状记忆合金阻尼器减震性能研究

首先通过形状记忆合金的材性试验研究了其超弹性变形性能,并将其等效拟合为多线性模型,得到其计算参数.然后,提出了一种新型耗能增强型SMA阻尼器,说明了其构造,阐述了其工作原理和设计要点,推导了阻尼器的恢复力模型.最后通过有限元程序对设置该阻尼器的多层钢框架、对角设置SMA拉索的多层钢框架、普通钢框架进行了地震时程分析,对比研究了该阻尼器的消能减震能力.结果表明该阻尼器的滞回环非常饱满,耗能能力强,大震下对结构的位移和层间位移角控制效果显著.     

高层建筑铅芯橡胶阻尼器减震效果的计算分析

近30多年来,国内外学者提出了很多工程结构减震控制新技术、新体系.其中,以增加结构阻尼比为主的消能减震控制技术是一种有效、安全、经济且较为成熟的工程减震技术.文章对现有正在使用的某大楼进行了罕遇地震下的变形验算,在确定了该结构进行消能减震加固时需要的附加有效阻尼比后,采用铅芯橡胶阻尼器作为消能部件,计算分析了结构安装阻尼器前后动力特性的变化以及遭遇设防烈度对应的罕遇地震作用下的反应.结果表明,采用铅芯橡胶阻尼器进行抗震加固后,各层层间位移平均下降幅度达20.4%～27.7%,各层扭转角平均下降幅度达36.8%～43.6%,取得了良好的减震效果,结构的抗震性能满足GB50011-2001建筑抗震设计规范的要求,对高层建筑结构抗震加固提供了一套切实可行的方法.     

近场地震作用下某高层建筑设置粘滞阻尼器的减震分析

高烈度地震区的高层建筑在近场地震作用下具有更大的损伤风险,而采用消能减震技术不仅可以降低高层建筑在地震作用下的风险,而且可以在整体上提高建筑的经济效益。本文以某高层建筑为例,通过采用粘滞阻尼器做消能减震设计,分析了该有控结构以及无控结构在近场地震作用下的响应,包括层间位移角、层剪力和结构的能量耗散。通过对比发现,在小震和大震作用下,结构的响应均得到有效控制。粘滞阻尼器耗散了大量的能量,降低了结构构件的损伤。近场地震作用的脉冲效应会使结构产生更大的响应,在设计时应适当调整阻尼器的参数。因此,消能减震设计可以作为高层建筑结构的一种有效解决方案。     

金属连梁阻尼器在高层剪力墙结构的设计方法

目的研究金属连梁阻尼器在高层剪力墙结构的设计,解决在高层剪力墙结构连梁中如何合理的布置金属阻尼器的问题.方法使用钢剪切型阻尼器对某高层剪力墙结构进行消能减震设计,从减震原理出发,展现阻尼器如何通过为结构提供更大的附加阻尼比和影响结构的主振周期,进而降低结构的水平地震影响系数,实现显著降低结构在地震作用下的反应的过程,并对消能减震结构进行经济技术分析.结果阻尼器的设置增大了单位工程造价,但可使结构在地震下使用功能连续,虽然略增大造价,但保证了建筑物的安全及功能;基底剪力可减小13%～42%,最大层间位移角可减小15%～47%,倾覆力矩可减小32%～52%,保障了人民的人身安全和财产安全.结论通过计算无控结构在多遇地震下的层间位移以及结构待布置连梁位置处的内力,确定阻尼器的设计屈服位移和屈服力,并将阻尼器均匀的布设在每一层可大大降低结构的地震反应,为工程人员进行类似的高层剪力墙消能减震设计提供了经验和参考;阻尼器的设置虽然导致造价略有增加,但可显著的降低结构各项指标在地震作用下的反应.     

消能减震钢结构在竖向地震作用下的抗震性能分析

通过对某7层钢结构及其增设粘滞阻尼器结构进行数值分析,可得在竖向罕遇地震作用下粘滞阻尼器对钢结构有着显著的消能减震作用.较原钢结构,增设粘滞阻尼器钢结构的楼层位移有着11.3%的降幅,楼层层间位移降幅最大达16.4%,说明对于钢结构在实际工程设计中,其抗震性能的提高可以通过增设粘滞阻尼器来实现.     

考虑偶然偏心的消能减震优化设计

基于偶然偏心增大结构的地震反应而影响减震结构消能部件的耗能效果,提出一种黏性液体阻尼器与防屈曲支撑混合减震策略:将阻尼器安装在底部隔震层消耗地震能量,防屈曲支撑安装在隔震层以上房屋四角,以便小震时提高结构抗扭刚度,减小偶然偏心的影响,大震时消耗地震能量。选择2栋长宽比分别为1.00和2.33的10层框架结构,采用ETABS与PERFORM-3D分别进行弹性与弹塑性时程分析。研究结果表明:偶然偏心对减震结构消能能力的影响不容忽视;当隔震层阻尼器适量时,增大防屈曲支撑抗侧刚度,消能减震效果显著改善;该减震策略所需消能部件较少,可确保建筑空间的利用效率,是一种具有实用价值的消能减震优化设计方法。     

既有结构的性能化消能减震加固分析

为了对设防烈度提高后抗震性能不满足规范的既有结构,在不改变既有结构抗震构造的前提下采用消能减震技术通过性能化的设计方法实现抗震加固的目的,本文以既有框架结构为研究对象,基于时程分析法,采用有限元软件对既有结构进行消能减震加固分析。结果表明:既有结构在合理设置粘滞阻尼器后,其结构的抗震性能明显改善,可使小震作用下结构各楼层剪力和层间位移角较原结构降低50%以上,主体结构的抗震构造可降低一度;最大层间位移角小震作用下小于弹性层间位移限值1/550,中震作用下小于1/275,大震作用下小于1/138,可实现既有结构"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设防目标,且满足性能目标3的要求。     

凸轮式响应放大摩擦阻尼器基于性态目标的能量设计方法

在前期对凸轮式响应放大摩擦阻尼器（Cam type Response Amplification Device with friction damper ，简称CRAD-FD）研究的基础上，对安装该阻尼器的单自由度体系建立了能量方程，推导了简谐荷载作用下CRAD-FD单圈滞回的能量解析解；基于消能减震结构标准能量设计反应谱，提出了CRAD-FD基于性态目标的能量设计方法；以某10层RC框架结构为例，在设防、罕遇、极罕遇地震作用下验证了该方法的可靠性。研究表明：所推导的CRAD-FD的能量解析解正确，所提出的基于性态目标的能量设计方法可靠；消能减震结构通过CRAD串联小吨位摩擦阻尼器的减震与耗能效果可与直接安装大吨位阻尼器的效果相差无几或更优，体现了CRAD的响应放大效应。     

粘弹性阻尼器的优化设置方法

粘弹性阻尼器（VED）是一种十分有效的被动减震装置。文章介绍了粘弹性阻尼器的减震原理、性能以及粘弹性阻尼结构的设计方法。并根据阻尼器的耗能原理提出优化设置方法，最后给出一个10层钢筋混凝土结构的优化控制分析实例。     

某门诊住院楼消能减震加固设计与抗震性能分析

对于某工业厂房改造为医院门诊住院楼项目,文章采用基于消能减震技术的抗震加固方案进行分析设计,结合项目情况确定加固方案,在合理位置布置适当数量的黏滞阻尼器,采用ETABS有限元软件建立减震前后分析模型;分别在多遇地震下进行反应谱分析、弹性时程分析,对比减震前后模型层间剪力和层间位移角变化,并采用能量法计算附加阻尼比;提出在罕遇地震下预期抗震性能目标,通过动力弹塑性时程分析,对比层间位移角变化,并对建筑物进行性能评价。研究结果表明：与原结构相比,减震结构地震响应明显降低,塑性变形和损伤破坏满足抗震目标要求,黏滞阻尼器起到良好的耗能作用,减震设计效果显著。     

复合型泡沫铝/聚氨酯阻尼器在相邻结构减震控制中的应用

根据泡沫铝/聚氨酯复合材料(AF/PU)的摩擦性能与循环压缩变形特点,研制出一种由AF/PU抗碰撞装置和摩擦耗能装置组成的复合型AF/PU阻尼器.该阻尼器在小位移时可平稳出力,超过设计位移后输出力会随位移迅速增长.基于此特点,利用OpenSEES软件编写了该阻尼器的理论模型.以相邻8层与3层框架结构为例,研究了该阻尼器对相邻结构的减震控制,并与黏滞流体阻尼器的减震效果进行了对比.结果表明:相邻结构间距较小时,采用黏滞流体阻尼器连接的相邻结构依然会发生碰撞;复合型AF/PU阻尼器的两阶段出力不仅能够为相邻结构提供耗能减震作用,还可有效解决相邻结构的地震碰撞,并且其减震效果优于黏滞流体阻尼器.     

消能减震结构附加金属消能器的简化设计方法

金属消能器因其构造简单、施工方便、造价低廉、性能稳定以及便于更换等特点而在工程抗震领域中得到广泛应用,然而对于其应用于结构减震中的设计方法目前仍存在许多问题.针对附加金属消能器减震结构提出一种简化设计方法,该方法假定金属消能器在小震下仅提供附加刚度(即忽略其附加阻尼影响),在中震下基于附加有效刚度的影响来考虑附加阻尼的作用,由此以"小震下基于附加刚度设计、中震下基于附加阻尼设计"为设计理念,并从主体结构与附加消能部件分开设计的思路出发给出具体的设计流程及消能器支撑参数配置公式.最后,通过工程案例分析来证明其可行性及有效性,结果表明该简化设计方法可以契合现行抗震设计规范,并用于结构附加金属消能器的减震设计,以取得良好的减震控制效果.     

粘弹性阻尼器对高层建筑减震效果分析

利用粘弹性阻尼器经济性能、减震性能良好的特点,将其加入一不满足层间位移限值要求的高层建筑中,并利用工程分析软件SAP2000对其进行多遇地震作用下的减震效果分析,分析结果表明,阻尼器的加入使结构的动力特性发生了改变,并有效消减了结构的动力响应峰值,使结构的层间位移满足了规范要求。