钢框架中粘弹性阻尼器的参数优化

通过时程分析法多次循环寻找结构的最大层间位移,不断修正各楼层粘弹性阻尼器的储存刚度和损耗刚度,来优化粘弹性阻尼器沿结构竖向的布置。并利用ANSYS的APDL语言编制优化程序,以一个六层钢框架为例进行了优化,得到了各楼层粘弹性阻尼器的参数及分布规律;并通过多种工况的分析,验证了这种优化方法的可靠性,并说明其减震性能很好。     

钢框架中粘弹性阻尼器的空间布置优化分析

对粘弹性阻尼器在钢框架中的竖向布置进行了优化。分别以最大层间位移和顶层位移为控制函数,通过时程分析法多次循环寻找控制函数最大的层,不断修正各楼层粘弹性阻尼器的储存刚度和损耗刚度,来优化粘弹性阻尼器沿结构竖向的布置。并利用ANSYS的APDL语言编制优化程序,以一个6层钢框架为例进行了优化,得到了各楼层粘弹性阻尼器的参数及分布规律;并对两种方法的优化结果进行了比较分析,结果表明,以最大层间位移为控制函数的优化方法优于以顶层位移为控制函数的优化方法。     

位移放大型粘弹性阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

提出一种新型位移放大型粘弹性阻尼器,对附加位移放大装置的粘弹性阻尼器进行阻尼力理论公式推导。基于能量等效原则,针对位移放大型粘弹性阻尼器减震结构提出一种简化计算的等效能量法。本文关注结构层加速度,层间位移,层间剪力以及阻尼器的耗能。采用两种模型,验证等效能量法的有效性和分析精度。分析结果表明,新方法计算结果与传统方法计算结果相近。并通过有限元软件ABAQUS对一12层设置传统粘弹性阻尼器与附加位移放大装置粘弹性阻尼器的框架减震结构进行对比分析。结果表明:附加位移放大装置的粘弹性阻尼器能更有效地减小结构的层间位移、层间剪力、层加速度等结构动力响应,且耗能更为显著。     

墙式连接金属阻尼器RC框架振动台试验研究

为研究金属阻尼器墙式连接方式的有效性,检验金属阻尼器对RC框架的减震效果,设计并制作1/4缩尺的4层无控结构(纯框架)和减震结构(设置金属阻尼器)振动台试验模型。选取一条人工合成地震动和Takatori天然地震动,调幅到不同地震动强度进行振动台试验,对模型结构动力特性(自振频率、阻尼比)和结构响应(位移、加速度、剪力)进行对比研究。试验结果表明：金属阻尼器同时给结构提供附加刚度和附加阻尼,减震结构的整体刚度始终大于无控结构,减震结构的阻尼比相比于无控结构大幅增加,减震结构的位移响应控制效果显著。金属阻尼器的墙式连接形式具有足够的稳固性和有效性,小震下连接部位无损伤,中震下连接部位出现细微裂缝,大震下结构梁与墙肢交界处出现剪切裂缝,但仍能够保证连接的可靠性。基于试验数据得到的阻尼器位移占比为0.4～0.6,在后续研究中,应进一步研究如何保证较大的阻尼器位移占比,以充分发挥阻尼器的作用。此外,近断层地震动对结构地震响应的影响仍需进一步研究。     

同时设置金属和粘滞阻尼器的钢框架结构减震效果研究

利用有限元软件SAP2000对同时设置金属阻尼器和粘滞阻尼器的15层钢框架结构分别作了多遇地震和罕遇地震下的弹塑性时程分析。分析中,所有阻尼器均布置在横向框架的两个边跨,根据两种阻尼器组合方式的不同定义了不同的分析工况,且比较了各工况时的楼层最大位移、层间最大位移角、层间最大剪力系数等地震响应值,从而讨论了各自的减震效果。研究结果表明:同时使用金属阻尼器和粘滞阻尼器进行减震控制时,两者可以较好地协同工作,从而减小结构的地震响应值,而且通过合理地调整其相对位置与数量,可以将结构在地震作用下的各响应值控制在理想的范围内。与此同时,仅需在结构下部2/3左右楼层设置阻尼器就能够较好地控制结构各层的侧移,从而取得较好的经济效益。本文的研究结果可为结构抗震设计提供有益的参考。     

基于阻尼器导向装置的锅炉钢结构抗震性能研究

考虑阻尼器导向装置对锅炉钢结构抗震性能的影响,在SAP2000软件中采用时程分析法分别对未布置阻尼器、布置位移型阻尼器和布置黏滞型阻尼器的1000 MW锅炉钢结构进行有限元分析,对比锅炉钢结构在地震作用下的底部剪力、顶点位移等结构响应和阻尼器耗能能力,并给出了相应的结构附加阻尼比.结果 表明:在6度(0.05g)多遇地震作用下,布置黏滞型阻尼器的锅炉钢结构较布置位移型阻尼器的锅炉钢结构的底部剪力和顶点位移优化效果更佳;位移型阻尼器的耗能效果不佳,为结构附加的阻尼比较小,最大仅为0.0045,而黏滞型阻尼器充分耗能,为结构附加的阻尼比较大,均在0.071～0.091的范围内,且黏滞型阻尼器为结构附加的阻尼比与地震烈度关系不大;从底部剪力和顶点位移等结构响应、阻尼器耗能能力以及阻尼器为结构附加阻尼比等方面来看,布置黏滞型阻尼器的锅炉钢结构取得的减震优化效果较好,结构抗震性能最优.     

基于性能的黏滞阻尼器与钢框架钢板剪力墙组合减震结构设计

基于结构附加阻尼及附加刚度变化对地震响应的影响规律,推导了黏滞阻尼器(VFD)与钢框架钢板剪力墙新型组合减震结构位移降低率和剪力降低率的计算式,绘制出了新型组合减震结构的减震性能曲线,给出了基于性能的组合减震设计步骤,并以1栋高烈度区实际工程为例对该方法进行了验证.结果表明,当结构位移降低率和剪力降低率确定时,结构存在...     

结构附加金属阻尼器减震性能研究

先利用等效线性化方法计算出结构满足目标位移降低率的金属阻尼器投放量,采用自编程序进行了计算分析。结果表明:结构附加金属阻尼器后,抗震性能有了很大提升,对结构的层间位移,层间剪力,以及顶层位移,顶层位移角等起到更好的抑制作用。     

粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的优化设置

将粘弹性阻尼器应用于空间网架结构,给出了网架结构体系的控制原理。分别从控制网架结构的节点位移、节点加速度和杆件轴力三个方面选定控制目标,编制了有限元分析程序。研究探讨了粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的优化设置,分析了阻尼器在网架结构中的布置位置、布置数量、阻尼器支撑倾斜角度等参数的影响,对在各种工况下的减震效果进行了对比分析。结果表明,在结构中合理布置阻尼器可显著提高阻尼器的减震控制率。最后,提出了在结构中设置粘弹性阻尼器的基本优化步骤,对粘弹性阻尼器在网架结构中的优化设置提出如下建议:(1)阻尼器宜布置在跨度等分点处;(2)阻尼器沿结构纵向布置优于沿横向布置,纵横向综合布置效果最佳;(3)阻尼器支撑倾斜角度宜取α=45°~60°;(4)阻尼器与网架下弦节点连接优于与网架上弦节点连接;(5)阻尼器的布置数量宜适中。本文成果可为粘弹性阻尼器在网架工程中的实际应用和设计提供借鉴。     

附加粘弹性阻尼器的输电塔线体系阻尼特性研究

在高压输电塔中安装粘弹性阻尼器会显著降低塔线体系的风振响应,针对附加阻尼器后输电塔的阻尼特性的量化研究,对输电塔基于性能的减振设计和加固都具有非常重要的理论意义。本文以附加粘弹性阻尼器的高压输电塔结构为研究对象,以规范提出的基于应变能的估算公式为理论依据,提出了一种基于输电塔层概念的附加等效阻尼比的计算方法,并通过有限元模型对比分析了实际安装阻尼器和采用等效阻尼比计算的输电塔塔顶位移。仿真结果表明,本文提出的等效阻尼比的计算方法精度较高,在多种工况下误差均不超过5%。     

金属阻尼器参数与金属阻尼器减震效果相关性研究

通过将单质点结构附加金属阻尼器的方式研究金属阻尼器在参数改变时的减震效果变化。通过对金属阻尼器抗侧刚度k_d、屈服位移u_(dy)和屈服强度F_d的改变来研究金属阻尼器参数以及地震加速度峰值对金属阻尼器减震效果的影响。     

粘滞阻尼器在某办公楼中消能减震分析与设计

以位于8度抗震设防烈度区的某框架结构办公楼为研究对象,建立有限元模型并布置粘滞阻尼器,基于ETABS软件进行有限元时程分析。在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下对该框架结构进行了非线性粘滞阻尼器控制下的阻尼减震控制研究。针对减震前后的楼层剪力、层间位移角、与阻尼器相连的框架内力进行对比分析,并对阻尼器耗能性能进行分析,并进一步细化减震方案,对粘滞阻尼器支撑截面进行了验算与设计。结果表明,结构中增设粘滞阻尼器,能有效降低结构的楼层剪力、与阻尼器相连的框架内力、减小层间位移角以及增加结构的附加阻尼比,提高结构抗震性能储备。     

位移相关型和速度相关型阻尼器耗能特征对比研究

为了全面比较位移相关型和速度相关型减震装置的耗能特征,以一座8层RC结构为算例,针对安装金属阻尼器和黏滞阻尼器两种情况进行对比分析与研究,通过Open Sees动力非线性时程分析结果表明,金属阻尼器提供较大刚度,而黏滞阻尼器几乎不提供附加刚度,且提供的附加阻尼比更大。黏滞阻尼器减震效果优于金属阻尼器;位移减震效果优于加速度;多遇地震下减震效果优于罕遇地震下。     

同时附加位移和速度相关型阻尼的钢框架结构设计方法研究

在地震作用下,多高层钢框架结构主要发生剪切型变形,下部楼层相对位移较大,故应在下部楼层附加位移相关型阻尼器(如金属阻尼器).下部楼层附加金属阻尼器后对结构进行地震反应时程分析,可知上部楼层的层间速度明显大于下部楼层,因而可以在上部楼层附加速度相关型阻尼器(如黏滞阻尼器),如此就得到同时附加位移和速度相关型阻尼的钢框架消能减震结构.本文通过数值分析首先阐明同时附加位移和速度相关型阻尼的设计思想以后,介绍了基于等效线性化理论和减震性能曲线的消能结构设计方法,并利用此方法研究了结构同时附加金属阻尼器和黏滞阻尼器的消能减震结构设计方法.结果表明,该结构减震效果比仅附加金属或仅附加黏滞阻尼结构的减震效果要好.     

基于反应谱的粘弹性阻尼器位置优化设计方法

提出了基于设计反应谱的粘弹性阻尼器的两种实用布置方法:一种是基于最大层间位移的实用布置法;另一种是基于最大层间剪力的实用布置方法.两种方法可以使全部的阻尼器在初始设计阶段一次定位,简单可行.最后通过一个常用算例,比较了两种布置方法,认为两种方法均能较好满足VED在初始设计阶段的布置.     

基于可靠度分析的巨子型有控制结构体系附加阻尼器布置方案研究

基于无附加阻尼器巨子型有控结构体系(Mega-Sub Controlled Structure System,即MSCSS)在地震作用下的弹塑性时程分析,从不同角度给出了不同的附加阻尼器布置方案。采用Hilbert-Huang变换(HHT)法获得实测地震波的渐进功率谱,运用非平稳三角级数法获得多条人工波,并选取多条反应谱相近的人工波作为随机过程的样本库,将基于概率密度演化方程的可靠度分析方法用于不同附加阻尼器布置方案下的MSCSS,并与巨型框架结构进行了比较。研究表明:MSCSS的可靠度优于巨型框架结构很多,附加阻尼器布置方案对MSCSS的可靠度影响很大,将附加阻尼器分别布置在子结构层间位移最大层和位移最大层时MSCSS的抗震性能最好。     

金属阻尼器消能减震体系的等阻尼比设计方法

为合理有效地简化金属阻尼器消能减震结构体系的设计,提出了“等阻尼比”的设计原则,在设计性能水准的地震作用下使所有阻尼器自身的等效阻尼比相等,该原则在实际参数设计时可等价于更便于应用的“等延性系数”原则。该原则是一种概念优化设计原则,目的是使所有阻尼器都能充分发挥其阻尼耗能作用,从而以较小的代价来实现预定的减震控制效果。应用该原则可简化等效附加阻尼比的估算,并将金属阻尼器减震体系的刚度参数与阻尼参数进行解耦,使参数的确定过程更简便。基于“等阻尼比”原则,提出了金属阻尼器消能减震体系的实用设计方法,该方法采用以金属阻尼器延性系数和体系刚度特征参数为设计控制参数,以地震作用下层间位移角的性能需求为设计目标,以等效单自由度体系计算位移响应的求解模型。建立了体系等效阻尼比和等效周期的快速估算式,进而给出了两个控制参数的确定方法及阻尼器布置建议。通过对一个钢筋混凝土框架减震结构的设计和性能验算证实了所提方法的可行性与可靠性。     

中间柱摩擦阻尼器预应力钢框架静力推覆试验研究

为研究跨度较大的预应力钢框架结构的可恢复功能,提出了具有可恢复功能的中间柱设有摩擦阻尼器的预应力钢框架体系,给出了中间柱摩擦阻尼器的典型构造。设计了一个8层原型结构,对底部两层平面框架子结构进行了静力推覆试验,同时采用ABAQUS有限元软件对试验进行了数值模拟。结果表明：中间柱的摩擦阻尼器在提高框架结构刚度的同时,还提高了结构的耗能能力;结构除梁翼缘加强板和柱脚翼缘出现塑性变形以外,其他主体结构始终保持弹性工作状态;第1、2层框架的层间剪力 位移滞回模型分别呈梭形和弓形。卸载后的检测结果显示,钢绞线的预应力损失很小,为结构提供了良好的自动复位和恢复结构功能的能力。     

黏弹性阻尼器对框架结构抗震性能的影响分析

黏弹性阻尼器作为一种减震装置，能够较好地抵抗和减少建筑物受到的地震作用影响。基于Midas/GEN软件，选取三条普通地震波，对一栋5层混凝土框架结构模型进行非线性地震反应分析，提出了布置有黏弹性阻尼器的框架减震结构，分析其减震效果，通过分析不同位置的黏弹性阻尼器的耗能能力优化布置。结果表明：通过合理布置黏弹性阻尼器可以更好地实现框架结构耗能，降低结构地震响应，使结构的层间位移、层剪力以及层加速度都得到有效控制，并且在结构下部布置阻尼器，其耗能能力更优于布置在结构上部。     

黏滞阻尼器位移损失对结构减震性能的影响研究

从黏滞阻尼器减震结构的附加阻尼比公式出发,引入位移损失,推导了附加阻尼比与阻尼器出力、阻尼器等效串联刚度、结构刚度等参数之间的关系,提出最优损失率和损失刚度比概念.通过实际工程的参数分析,得到位移角减震率随阻尼系数、地震作用的变化规律,并用理论推导的结论对变化规律进行了解析.为应用黏滞阻尼器的消能减震结构优化设计提供了理论依据.