基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计研究

以线性粘滞阻尼器加固剪切型规则框架结构为研究对象,基于能量原理提出阻尼系数正比于层间位移（α+1）次方的分配方式,在此基础上提出了一种基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计方法。使得中震下结构最大层间位移角小于允许值,以满足"中震不坏"的设计目标,同时令附加总阻尼系数最小,满足经济性要求。以12层规则框架为例,分别采用优化方法和其他三种方案对结构进行减震设计,计算结果表明:基于优化方法进行粘滞阻尼器减震结构优化设计,既能保证结构层间位移角小于限值,又能满足经济性要求。     

附加黏滞阻尼器结构基于性能的抗震设计

基于改进的能力谱法,提出了一种附加黏滞阻尼器结构的抗震设计方法.首先利用改进的能力谱法评估待加固结构抗震性能,若不满足要求则用简单方法计算待加固结构满足给定性能目标所需的附加阻尼比.然后按文中提出的阻尼器阻尼系数3种分配方式,将所需的阻尼比分配于各个楼层.将所提方法应用于10层钢结构的设计,最后对初步设计的消能结构进行非线性动力时程分析,验证了所提方法的精确性.3种阻尼器分配模式下消能结构非线性时程分析结果表明,阻尼力正比于楼层剪力分配模式能取得最保守的设计结果,用改进的能力谱法设计的附加黏滞阻尼器结构能较好地满足给定的屋顶位移性能目标,基本满足层间位移角性能目标.     

带刚性伸臂减震层高层结构抗震效果分析

带刚性伸臂减震层高层结构的抗震性能较好,但其相关研究却比较少。本文通过推导黏滞阻尼器的单周简谐振动耗能能力公式,得到黏滞阻尼器在高层建筑中合适的参数设置范围。假定总阻尼系数和单个阻尼器的其他参数不变,比较设置1~4道刚性伸臂减震层时结构的性能差异,可知多道减震层结构单个指标虽不是最好,但综合性能更好。假定单个阻尼器其他参数不变时,通过变化结构总阻尼系数,得知带刚性伸臂减震层高层结构附设阻尼器存在最优总阻尼系数(即最优附加阻尼比),通过对相应内力和位移规律的总结,得到结构合理总阻尼系数的选取规则。由此可知,附加阻尼比大小而非减震层数量才是决定此类减震结构抗震性能的关键。     

高层剪力墙结构消能连梁设计案例分析及几个问题的讨论

本文选取两栋高层剪力墙结构住宅工程案例,采用ETABS软件分析并讨论了高层剪力墙结构中安装位移型钢滞变阻尼器连梁进行消能减震设计的几个关键问题。以阻尼器刚度、设计极限位移、附加阻尼比等参数为基本参量,以层间位移角和层间剪力为减震效果优劣评价指标,对比研究了阻尼器空间布设位置和数量变化对结构地震反应的影响规律。验证了阻尼器刚度参数变化影响结构主振周期变化,进一步影响层间剪力减震效果;阻尼器设计极限位移参数变化引起结构整体耗能能力变化,即阻尼器的设置增加了结构附加阻尼比尤其是大震附加阻尼比,使结构大震作用下的层间位移反应得到有效控制。给出了如下设计建议:当在高层剪力墙结构中采用消能连梁进行消能减震设计时,应尽可能将阻尼器布置在受力较大的连梁位置处,并使阻尼器的设计屈服位移和极限位移分别与结构设计弹性层间位移和弹塑性层间位移相匹配。在设计过程中应通过调整阻尼器刚度尽可能延长消能减震结构的基本振动周期,优化阻尼器布设位置和数量,最大限度地增大阻尼器对结构的附加阻尼比贡献,达到显著降低结构地震反应的目的。     

非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法

结合我国抗震设计规范,提出非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法.根据减震结构的特点,将其性能划分为使用良好、人身安全和防止倒塌3个水平,并用层间位移角限值予以量化;以简化的方法计算非线性黏滞阻尼器的等效阻尼比.在此基础上将结构转化为等效单自由度体系,利用基于位移的设计方法对非线性黏滞阻尼减震结构进行设计,通过算例,介绍用该方法对框架结构进行非线性黏滞阻尼减震设计的设计过程.实例分析表明,提出的非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法是可行的,并且与时程分析得出的平均结果吻合较好,而且该方法简单实用,便于操作,能够控制减震结构在不同强度水准地震作用下的性能.     

基于位移和剪力降低率的减震设计方法研究

附设黏滞阻尼器后的消能减震结构总阻尼比增加，结构各层位移和剪力明显降低。文中以位移降低率和剪力降低率为减震目标，推导附设黏滞阻尼器消能减震结构单自由度体系位移降低率和剪力降低率的计算公式，绘制减震目标与附加阻尼比的关系曲线，研究附设黏滞阻尼器减震结构中减震目标与附加阻尼比的合理匹配问题，提出基于位移和剪力降低率的黏滞阻尼器减震结构设计方法，并通过实际工程算例验证该设计方法在以一阶振型为主的多自由度框架结构体系中应用的可行性。该设计方法简单明确、操作方便，能够快速进行消能减震结构设计，为黏滞阻尼器在框架结构中的广泛应用提供理论指导。     

超大型混凝土冷却塔基础隔震与层间隔震性能对比研究

为研究隔震技术对超大型冷却塔抗震性能的影响，以某混凝土冷却塔为研究对象，利用SAP2000分别建立基础隔震与层间隔震的冷却塔有限元模型，开展了结构动力特性分析和非线性时程分析，与非隔震冷却塔相比，对比分析了基础隔震与层间隔震的隔震效果。研究结果表明：基础隔震技术与层间隔震技术均能有效地延长冷却塔结构的自振周期，降低结构地震反应，第一阶自振周期延长至近3倍，整体平动模态提前至前两阶，扭转模态提前至第三阶。对比基底剪力，基础隔震的减震性能略优于层间隔震；对比相对位移，喉部以上，基础隔震与层间隔震的冷却塔减震效果基本相同，喉部以下，层间隔震的减震效果优于基础隔震；对比加速度放大系数，塔筒各位置处基础隔震的减震效果均优于层间隔震，支柱位置处，与非隔震冷却塔相比，基础隔震的加速度略有放大。研究结果可为冷却塔的减隔震分析提供参考。     

附加黏弹性阻尼与金属阻尼耗能的自复位墙结构抗震性能对比分析

相对传统结构,自复位墙结构在地震作用下具有更大的变形能力且几乎无残余位移,但其耗能能力较弱,需采用附加阻尼来增加整体耗能.目前,金属阻尼器已广泛用于自复位墙结构,其可显著减小结构大震下的地震响应,但小震下的位移和加速度减震效果不佳.因此,将小变形下即可耗能的黏弹性阻尼器应用于自复位墙结构中.设计一幢10层自复位墙结构,分别采用黏弹性阻尼器和 U 型金属阻尼器作为附加耗能构件,通过弹塑性时程分析对比采用两种耗能机制的结构地震响应.结果表明,黏弹性阻尼器可显著减小自复位墙结构在小震下的位移和加速度响应;U 型金属阻尼器在中震下开始耗能,在大震和巨震下,其减震效果会超越黏弹性阻尼器.因此,为进一步优化自复位墙结构在不同水准地震作用下的抗震性能,建议结合阻尼器的特点进行合理设计.     

附加位移放大型阻尼墙的高层钢结构地震易损性分析

对普通阻尼墙(VDW)和位移放大型黏滞阻尼墙(ADW)进行了理论分析，通过模型装置的力学性能试验研究，对比2种阻尼墙在不同位移幅值下的耗能能力，试验表明ADW的滞回曲线更为饱满，并验证了ADW的理论模型和高效的耗能能力。建立20层钢框架结构模型，选取近场和远场地震动各16条，以层间位移角作为损伤指标，分别对无控结构、附加VDW和ADW结构进行动力时程分析，基于增量动力分析方法得到结构易损性曲线。结果表明：相比于无控结构和VDW结构，ADW减震结构达到各级破坏状态的超越概率显著下降；近场波对结构损伤的概率高于远场波，而ADW结构在近场波和远场波作用下的抗震性能均大幅提高；ADW结构在罕遇地震下梁柱的塑性状态等级和损伤数量明显减少，可有效地控制结构的地震响应。     

基于位移的RC框架结构与附加消能减震装置一体化设计

消能减震结构中主体结构和附加消能减震装置通常是单独设计的,由于主体结构和附加消能减震装置之间的耦合特性,为实现期望的性能目标需要进行迭代计算。本文提出一种基于位移的主体结构与附加消能减震装置一体化设计方法,首先,基于所选地震动记录和预期性能目标,得出结构阻尼比需求曲面;其次,推导了阻尼器-支撑部件参数计算公式,在已知主体结构基本信息及预期性能目标时,根据阻尼比需求曲面及所提出公式即可获得所需附加消能减震装置的支撑刚度及粘滞系数;再次,引入无量纲成本指数,以成本指数最小为目标函数,在可实现目标性能的附加消能减震装置参数中识别最优设计参数;最后,基于所提出的设计方法,分别以等效SDOF体系、MDOF体系及SAP2000设计的6层RC框架结构为例,对所提出的设计方法的有效性进行了验证,结果表明:经一体化设计的结构体系均可实现性能目标。     

增设节点阻尼器的外附钢框架结构抗震性能试验研究

提出一种组合型减震结构,由钢框架、节点阻尼器和原结构连接组成,外附钢框架将节点阻尼器连接在原混凝土框架结构上形成的增设节点阻尼器的外附钢框架结构,节点阻尼器的剪切滞回变形可以减小结构自身需要消耗的能量,从而提高原结构抗震性能。对原混凝土结构和增设节点阻尼器的组合型结构进行了的振动台试验。通过分析结构在不同地震波激励下的加速度和位移响应,得出楼层加速度和层位移的减震效果。研究结果表明:该结构体系在小震作用下通过提高结构刚度来增强其抗震性能;在大震作用下则可借助节点阻尼器的变形耗能来提升结构耗能能力,结构加速度减震系数达到53%,层间位移减震系数高达72%,验证了增设节点阻尼器的外附钢框架结构的减震效果。     

既有钢筋混凝土框架结构的多指标云模型地震损伤评估

目前的既有钢混结构地震损伤研究没有同时考虑不同抗震设计规范差异和耐久性两个因素对结构抗震性能的影响，且损伤指标较简单，在动力损伤分析中也存在局限。基于云模型的特点，提出了包括弹塑性耗能差率、刚度损伤指数、层间位移角和顶点位移角的多元结构损伤状态综合评估方法，能够同时考虑结构各损伤指数的随机性和模糊性。考虑不同版本抗震设计规范造成的结构性能差异和耐久性下降对结构性能的影响，设计3个典型五层钢混框架结构，进行增量动力分析，验证损伤评估方法的准确性。结果表明：随着抗震规范版本的更新，结构的损伤程度有适当减轻；同一结构的损伤程度因混凝土碳化作用先减轻后加重；采用弹塑性耗能差率表征既有结构的地震损伤效果优于刚度损伤指数；基于多指标云模型损伤评估方法获得的云模型综合隶属度和综合损伤值能够更加细化和精确地描述结构损伤状态。     

消能支撑框架结构设计方法探讨

本文提出了一种新的消能支撑框架结构设计方法，该方法能够实现罕遇地震下结构的目标位移控制，其主要设计思路是框架主体结构按非抗震设计或降低烈度进行抗震设计，消能支撑则由罕遇烈度地震下满足给定层间位移角限值的优化计算来确定。本文还给出了一个15层框架结构的设计算例，并把本文方法的设计结果与按常规方法的设计结果进行了比较。     

Fragility analysis of low‐rise masonry in‐filled reinforced concrete buildings by a coefficient‐based spectral acceleration method

This study presents a seismic fragility analysis of low‐rise masonry in‐filled (MI) reinforced concrete (RC) buildings using a proposed coefficient‐based spectral acceleration method. The coefficient‐based method, without requiring any complicated finite element analysis, is a simplified procedure for assessing the spectral acceleration demand (or capacity) of buildings subjected to earthquakes. This paper begins with a calibration of the proposed coefficient‐based method for low‐rise MI RC buildings using published experimental results obtained from shaking table tests. Spectral acceleration‐based fragility curves for low‐rise MI RC buildings under various inter‐story drift limits are then constructed using the calibrated coefficient‐based method. A comparison of the experimental and estimated results indicates that the simplified coefficient‐based method can provide good approximations of the spectral accelerations at peak loads of low‐rise MI RC buildings, if a proper set of drift‐related factors and initial fundamental periods of structures are used. Moreover, the fragility curves constructed using the coefficient‐based method can provide a satisfactory vulnerability evaluation for low‐rise MI RC buildings under a given performance level. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于多层框架结构的楼层阻尼比修正的仿真研究

附加有效阻尼比的确定是消能减震结构设计的关键。为探究布置消能器楼层数的不同对结构设计安全性的影响,以新疆地区某多层钢筋混凝土框架结构为研究对象,采用非线性时程分析方法和等效结构模型的振型分解反应谱分析方法,基于各楼层剪力计算结果,引入楼层阻尼比修正系数k_mn,对等效结构模型的附加有效阻尼比进行迭代修正。结果表明:采用小震时程分析阻尼比的等效结构模型,其楼层阻尼比修正系数随着阻尼器布置楼层数的逐渐增加呈现出先增后减的趋势,当阻尼器布置层数为楼层总数的3/5时折减率最低;采用中震时程分析阻尼比的等效结构模型,当阻尼器布置楼层数不少于2/5时,可满足设防要求;对于多层框架结构,考虑综合成本,黏滞阻尼器的布置楼层数可不采用满布的形式。     

基于能量原理的钢筋混凝土筒体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土筒体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解筒体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-筒体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

基于能量原理的钢筋混凝土简体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土简体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解简体结构的滞回输入能；用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力；根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-简体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估，通过与非线性动力时程分析的对比，证明了方法的可行性。     

钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析选波方法比较研究

针对钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析输入地震波选择问题,以《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2016）设计谱为目标谱,将满足谱匹配原则的加权调幅选波方法与国内学者建议的其它输入地震波选择方法进行了对比研究。以3栋钢筋混凝土高层建筑（15层、30层和44层）为实例,针对8度罕遇地震作用和Ⅱ类场地条件,将上述方法建议的各7条地震波输入结构进行弹塑性时程分析。以结构最大层间位移角均值沿楼层分布为比较参数。结果表明:加权调幅法可用于钢筋混凝土高层建筑抗震时程分析,可以较好地降低结构地震反应均值的离散性。在8度罕遇地震作用条件下,以不同学者建议选择的地震波为输入,高层建筑时程分析结果仍呈现出较大的不同。     

基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法研究

评估钢筋混凝土结构抗损性具有重要工程意义,但目前以单因素叠加为基础的评估方法误差较大。为解决此问题,提出基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法。以Park-Ang地震损伤模型为前提,引入正规化累积耗能参数,得到建筑结构层间损伤表达式,加权平均获取震后建筑结构整体损伤值;利用有害层间位移角参数计算震后结构层间位移角;将获取的结构整体损伤值、层间位移角作为多因素论域,进行多元模糊结构抗损性评估,选取模糊损伤评估数学模型与隶属度函数,克服单一因素影响,计算判别因素权重与结构综合损伤指数,根据结构抗损性能判断规则得到建筑结构抗损性所属标准。经实验测试验证:基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法精确度大于95%,评估精确性高,是一种有效的钢筋混凝土结构抗损性评估方法。