不同构造参数对椭圆型耗能器性能的影响分析

设计了一种椭圆型耗能器,采用ABAQUS软件对9组不同构造参数的椭圆型耗能器性能进行参数模拟分析,研究椭圆型耗能器的高度、钢板厚度、弧形深度、钢板宽度以及椭圆弧形钢板局部削弱等对椭圆型耗能器性能的影响.研究结果表明:椭圆型耗能器滞回曲线稳定、饱满,塑性耗能能力强;随着椭圆型耗能器高度减小、弧深减小或钢板厚度增加,椭圆型耗能器初始刚度、屈服后刚度和屈服力增大,屈服位移降低;钢板宽度增加,椭圆型耗能器初始刚度、屈服后刚度和屈服力增大,对屈服位移没有影响;局部削弱椭圆型耗能器比不削弱椭圆型耗能器具有更好的耗能效果.     

设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能分析

目的研究铅芯边距、铅芯直径、剪切钢板与约束钢板厚度比、复合黏弹性层中薄钢板与黏弹性层厚度比以及剪切模量对其力学性能的影响,给出各设计参数的建议值.方法采用ABAQUS软件建立铅黏弹性连梁阻尼器的有限元模型;然后对15组铅黏弹性连梁阻尼器进行参数分析,研究不同设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能的影响规律;最后给出各设计参数的取值建议.结果铅黏弹性连梁阻尼器滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力.各设计参数对铅黏弹性连梁阻尼器力学性能具有不同程度的影响,铅芯直径显著影响屈服荷载、屈服位移、最大阻尼力和等效黏滞阻尼比,对屈服后刚度具有较大影响;铅芯边距和剪切钢板与约束钢板厚度比主要影响屈服位移,而铅芯直径、剪切模量主要影响屈服后刚度;薄钢板与黏弹性层厚度比和钢材类型对力学性能影响较小.结论铅芯宜对称布置在复合黏弹性层外侧,铅芯边距取1～1. 5倍的铅芯直径;铅黏弹性连梁阻尼器需求的屈服承载力可由铅芯直径大小确定;剪切钢板与约束钢板厚度比取1. 00～2. 00,且剪切钢板厚度宜取0. 8倍的复合黏弹性层厚度;薄钢板与黏弹性层厚度比取0. 4～0. 8,且优先取较小值;宜选用低硬度的黏弹性材料和强度高的钢材以保证阻尼器正常工作,发挥其稳定的耗能能力.     

钢板剪力墙抗震性能的有限元分析

为明确钢板剪力墙的抗震性能,利用经试验验证的有限元数值模拟方法分析了在低周往复荷载作用下内填板高厚比对滞回耗能、单位体积墙板耗能、能量耗散系数和墙板中心点平面外最大位移的影响,并给出了板平面外的位移滞回曲线.通过骨架曲线进一步分析了高厚比对水平承载力、抗侧刚度和延性的影响.结果表明:随着加载位移的增加,薄墙板的耗能效率越来越高于厚墙板;薄墙板的抗侧刚度和水平极限承载力小于厚墙板,但延性高于厚墙板.建议剪力墙板的高厚比取为300.     

新型两阶段耗能开孔式低屈服点钢耗能装置试验研究

为了实现分阶段耗能的目标,基于Q235钢和低屈服点钢2种不同耗能材料,设计了一种新型开孔式耗能装置.根据不同的耗能材料和抛物线开孔方式,构建了具有不同屈服位移的2种耗能钢板,继而组装成整体耗能装置,实现两阶段耗能目标控制.针对2种耗能钢板进行单调加载试验,考察了不同参数状态下单片耗能钢板的屈服机理,给出了单板模型试件的荷载-位移曲线、屈服位移和屈服荷载.对耗能装置开展低周反复加载试验,揭示其两阶段耗能机理与破坏模式,得到耗能装置的滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比和等效刚度退化曲线.试验结果表明,新型两阶段耗能装置的滞回曲线饱满,耗能性能优越稳定,分阶段耗能特点明显.     

双 U 形金属阻尼器抗震性能优化分析

为解决双U形金属阻尼器应力集中及初始刚度较低的问题,提出了两组增设不同形式钢板的优化方案.首先介绍了U形钢板的力学性能,设计了3个参数不同的U形钢板并进行了模拟验证.进而对两组模型进行有限元模拟分析,研究不同优化方案对双U形金属阻尼器滞回性能、刚度退化、耗能能力及应力发展的影响.结果 表明:优化后的阻尼器具有良好的滞回耗能能力,应力分布得到有效改善,初始刚度明显提高.尤其以增设大矩形钢板优化的阻尼器在分阶段屈服方面性能更为突出,参数设计更加灵活.     

不同形式的槽钢加劲钢板剪力墙滞回性能研究

钢板剪力墙是一种具有良好的延性、抗侧刚度和耗能能力的新型抗侧力结构,非常适用于高烈度地区建筑,通常采用加劲的方法以改善钢板墙的性能.为了对比不同槽钢加劲形式、框-板连接形式对钢板剪力墙滞回性能的影响,建立了非线性有限元模型进行分析,以预测加劲钢板剪力墙的抗震性能和破坏行为.通过建立11个双层单跨的加劲钢板剪力墙模型,包括竖向加劲、斜向加劲、单侧开洞、两边连接等情况,对其承载能力、耗能能力、退化特性、延性和破坏特征等问题进行了对比分析.结果表明,加劲肋能有效改善钢板剪力墙的滞回曲线"捏缩"现象,不同程度地提高钢板剪力墙的承载能力和抗侧刚度,其中斜向布置加劲肋能明显地提高结构抗侧刚度和承载能力,并在墙板屈曲后维持较高的刚度;而竖向加劲形式对结构的刚度和承载力提高较小,墙板受力更加均匀.两边连接形式的钢板剪力墙能有效避免对框架柱的附加弯矩,并可很好地与加劲钢板协同工作,结构具有较好的稳定性和耗能能力.当墙板跨高比较大时,采用小区格的交叉加劲形式有更好的效果,对角加劲形式在屈曲后对框架柱有较大的附加作用,因此设计时应增大柱截面或考虑进一步减小板厚,避免框架柱过早发生局部屈曲进而导致结构承载力下降.     

新型K形软钢阻尼器的试验研究

介绍一种新型K形软钢阻尼器的形状尺寸及耗能原理,对其进行试验分析,得到该软钢阻尼器的静力性能、恢复力模型和疲劳性能.首先,通过低周反复加载试验,获得软钢阻尼器的滞回曲线和骨架曲线.其次,对滞回曲线分析得到了软钢阻尼器的弹性刚度及第二刚度、屈服位移及极限位移、屈服荷载和极限荷载,并与利用平衡方程推导出的静力性能参数进行对比.再次,测试表明阻尼器的疲劳性能可靠.最后,分析了影响实验结果的因素,指出软钢阻尼器具有内在的摩擦阻尼并且钢板变形与理论假定不符,大型加载架也影响了试验加载.该新型K形软钢阻尼器性能稳定,符合应用要求.     

防屈曲耗能钢板墙在抗震加固中的应用

介绍了位移型阻尼器消能减震结构在多遇地震下的计算分析方法.针对某框架结构,布置16组防屈曲耗能钢板墙加固改造,采用ETABS2013软件进行了多遇地震快速非线性分析和罕遇地震静力弹塑性分析.通过比较分析结果,多遇地震下防屈曲耗能钢板墙屈服耗能,提高结构阻尼比,降低地震力的输入,结构层间位移角有所减小并满足规范要求.罕遇地震下结构抗震性能显著提升.     

连梁软钢阻尼器设计及其多级耗能的实现

为了提高剪力墙结构的抗震性能,提出了一种安装在剪力墙连梁中部的连梁软钢阻尼器.为了满足不同的耗能需求,对阻尼器构造尺寸进行调整,使其具有多级耗能的效果,并通过有限元软件ABAQUS对连梁软钢阻尼器各项性能及其多级耗能效果进行研究.研究结果表明:连梁软钢阻尼器耗能性能优良,可以根据单个全域屈服型耗能元件性能参数组合叠加的方式,计算出连梁软钢阻尼器的性能参数;多级耗能连梁软钢阻尼器的初始刚度和级数由中间约束钢板的孔洞直径和个数确定;在全域屈服型耗能元件数量相同的情况下,相对于不具有多级耗能效果的连梁软钢阻尼器,多级耗能连梁软钢阻尼器具有初始刚度较低的优点,并且两者的承载力和耗能能力在加载后期相近.     

X形钢板剪力墙受力性能分析

提出一种适用于自复位结构的新型X形钢板剪力墙,给出X形钢板剪力墙简化受力模型,推导了初始抗侧刚度、屈曲后刚度和极限承载力,并通过数值分析验证了公式的有效性。以跨高比和高厚比为主要参数,对不同参数的模型进行了有限元模拟,结果表明:与两边连接钢板剪力墙相比,X形钢板剪力墙腰部削弱对刚度和承载力影响不大,但滞回曲线更加捏缩;墙板腰部削弱并未影响拉力带倾斜角;当参数跨高比,板厚分别增大时,初始弹性刚度、屈曲后刚度、承载力、等效粘滞阻尼比均有不同程度增大; X形钢板剪力墙能够为自复位结构提供稳定耗能; X形钢板剪力墙破坏模式主要为拉力带受拉破坏。     

T 形钢管混凝土柱荷载-位移骨架曲线模型

文章采用有限元分析软件ABAQUS对T形钢管混凝土柱的抗震性能进行了数值分析,基于低周反复荷载作用下有限元计算的荷载-位移滞回曲线,得出了 T形钢管混凝土柱的荷载-位移骨架曲线,通过对有限元计算结果进行回归分析,提出了T形钢管混凝土柱荷载-位移骨架曲线模型,充分考虑了轴压比、套箍系数、长细比对骨架曲线的影响,推导了模型参数（弹性阶段刚度、屈服荷载、强化阶段刚度）计算表达式,并引入修正系数η对弹性阶段刚度进行修正,最后将模型计算结果与有限元计算结果进行了对比。分析结果表明：弹性阶段刚度有限元计算值偏大,经修正误差控制在一定范围内;轴压比、套箍系数、长细比对屈服荷载和强化阶段刚度影响较大;模型计算结果与有限元计算结果吻合较好,该模型具有一定的计算精度和应用价值,可为后续研究提供参考。     

侧边加劲带缝钢板剪力墙抗侧刚度及极限承载力计算

分析了侧向荷载作用下带缝钢板剪力墙面内变形时的受力特性,提出了考虑边缘加劲肋影响效应的带缝钢板剪力墙抗侧刚度计算公式,大幅提高了抗侧刚度估算公式的计算精度,利用该公式得到的计算值与有限元分析结果的误差可控制在3.5%以内.分析表明,随缝间墙肢宽度与墙板高度之比的增加或缝间墙肢高度与墙板高度之比的减小,面外变形对墙板极限承载力的不利影响增大.经合理设计,面外变形虽不足以引起墙板面外失稳,但会导致极限承载力下降,建议将这种不利影响的极限承载力折减系数考虑为0.9.将折减后的计算结果与非线性有限元分析结果进行对比,结果表明,考虑折减系数可以使得墙板的极限承载力计算公式偏于安全.这种抗侧刚度及极限承载力计算公式适用于屈曲前屈服的侧边加劲带缝钢板剪力墙.     

位移放大型扭转阻尼器性能分析

为了加固梁柱节点、避免框架结构出现"弱节点"的破坏模式、提高框架结构整体的抗震和耗能能力,研制出一种具有自主知识产权的位移放大型扭转阻尼器(DATD),并对其进行数值分析和试验研究.首先,设计了18个具有不同参数的DATD,建立其有限元模型进行数值分析;随后,设计并制作了一个DATD,进行性能试验并与有限元分析结果对比.结果表明:DATD滞回曲线饱满,耗能能力强;有限元分析与性能试验的滞回曲线吻合较好,且随着加载位移的增加,两者间误差变小,因此可以采用建立的有限元模型来研究DATD的力学性能.最后,对DATD进行参数影响分析,研究了铅芯直径、铅芯距中轴距离、橡胶层直径、橡胶层厚度及橡胶剪切模量对其特征参数的影响,结果表明:DATD的屈服剪力、等效刚度、等效阻尼比及耗能系数随着铅芯直径增大而明显增大,随着铅芯距中轴距离的增大略有增大;随着橡胶层直径、橡胶剪切模量的增大,屈服剪力及等效刚度逐渐增大而耗能系数及等效阻尼比逐渐减小;4个特征参数均随着橡胶层厚度的增大而略微减小.     

形状优化的菱形开孔剪切型金属阻尼器减震性能

目的为解决传统开长缝的剪切型金属阻尼器应力集中以及焊接产生的热效应影响,提高阻尼器耗能能力,提出一种采用等强度线优化开孔形状的菱形开孔剪切型金属阻尼器.方法根据弹塑性力学理论寻找耗能单元截面在受弯、受剪条件下屈服强度相等的曲线,将该等强度曲线所围成的四边形作为对阻尼器耗能板的开孔形状,并推导了阻尼器弹性等效刚度与屈服强度的设计公式;对阻尼器耗能单元进行材料试验,基于真实的材料本构关系数据建立了精细化有限元数值仿真模型,模拟其低周往复加载的力学性能,分析阻尼器的变形模式与耗能能力,并比较了开长缝和开优化形状菱形孔阻尼器的减震性能.结果屈服强度的仿真结果与计算结果误差小于2%,刚度误差小于1%;相比传统的开长缝钢板阻尼器,形状优化的菱形开孔阻尼器累积等效塑性应变最大值减小为24.3%~37.5%;加载位移角小于1/20工况时,耗能未明显提升;加载位移角超过1/20工况时,形状优化的菱形开孔阻尼器单位体积耗能率增加多至32.9%.所建立的有限元模型是基于真实材性试验数据给出的,能更好地反映阻尼器金属的力学行为;设计公式计算结果与数值仿真结果吻合较好,可作为该类阻尼器的设计公式.结论与开长缝的钢板阻尼器相比,形状优化的菱形开孔阻尼器的强度随着滞回行为而稳定强化,具有良好的低周疲劳性能与稳定的耗能能力,塑性变形分布更加均匀,最大累积等效塑性应变明显减小.     

基于实际竖向荷载分布的波纹钢板剪力墙轴压屈曲分析

波纹钢板剪力墙是一种采用波纹钢板作为内嵌墙板的新型钢板剪力墙结构,具有较高的强度、延性及耗能能力,可作为多层及高层建筑的抗侧力结构体系.内嵌波纹墙板可与边框同步安装,不可避免地会承受上部楼面及边框柱传递的竖向荷载,因此,对波纹钢板剪力墙在竖向荷载作用下的轴压稳定性及屈曲承载力进行研究具有重要意义.将波纹墙板简化为正交各向异性平板,利用微分方程幂级数求解法,推导了线性、非线性分布的轴压荷载作用下波纹墙板弹性屈曲承载力的理论分析方法,并结合三维精细有限元分析结果对该理论分析方法进行修正,以弥补波纹墙板简化产生的误差.建立了多层波纹钢板剪力墙结构的精细有限元模型,并对竖向荷载在各层墙板的分布规律进行研究,发现顶层墙板中竖向应力沿跨度方向呈抛物线分布,并得到了竖向荷载的分布函数,其余楼层墙板中竖向应力近似均匀分布.根据实际竖向荷载分布,提出了波纹钢板剪力墙结构中墙板轴压屈曲荷载的显性计算公式,并通过精细有限元分析验证了该计算公式的有效性.由参数分析结果可知,在其他几何参数不变的情况下,波纹墙板轴压屈曲应力随直边长度的增加显著降低,随平区格板宽度、波折角和区格板宽度比的增加而增加,而波纹边长度和...     

端板连接剪切型可替换独立耗能梁段的恢复力特性

运用有限元软件ABAQUS对8个不同参数的可替换独立耗能梁段进行数值模拟,得到耗能梁段的剪切承载能力、滞回性能、耗能能力、骨架曲线刚度和延性.结果表明:耗能梁段的剪切承载能力比较稳定;滞回曲线饱满、呈梭形,可替换耗能梁段具有良好的耗能能力;试件骨架曲线的形状与单调荷载作用下的荷载-位移曲线形状相似,都经历了弹性段、线性强化段以及承载力下降段;可替换耗能梁段刚度随着梁段长度的增加以及截面尺寸的减小出现了一定程度的退化,加载初期的刚度退化最明显.研究结果为偏心支撑钢框架耗能梁段的分离式设计奠定了基础.     

新型防落梁装置耗能元件的耗能影响因素及效果分析

利用ABAQUS有限元软件对开发的新型防落梁装置的耗能元件的耗能影响因素及效果进行系统研究,并对耗能元件的用钢量、刚度、允许位移和耗能能力等因素进行优化分析.结果表明:耗能元件具有良好的塑性性能,耗能能力较好,可通过改变元件数量来满足不同初始刚度或屈服力的技术要求 ;脊背高度、元件厚度和元件高度对耗能效果均有影响,其中脊背高度对耗能能力的影响最大,脊背高度的增加可有效提高耗能能力 ;耗能元件的厚度取为脊背高度的1/4 ～ 1/2,高度取为脊背高度的2.5～4倍较为合理,端肢倾斜角度为20°～35°较合适.     

软钢阻尼器加固震损再生混凝土框架振动台试验

对震损8层再生混凝土框架模型采用环氧树脂注胶并增设软钢耗能装置,通过振动台试验研究了震损框架加固后的地震响应以及软钢阻尼器的减震效果.基于试验结果对试验模型的震损特征、动力特性、加速度及位移响应进行分析,探讨了软钢阻尼器对主体框架的刚度及耗能贡献.试验结果表明:在强震激励下软钢阻尼器的滞回耗能效应能减小层间刚度退化,同时加速度响应能得到有效控制.软钢阻尼器沿楼层的屈服次序从中部楼层开始,逐渐向上部及底部楼层发展,中部楼层的软钢阻尼器变形增长较快,耗能较大.     

厚层铅芯橡胶支座力学性能

设计了3种不同单层橡胶厚度的厚层铅芯橡胶支座并进行力学性能试验,研究其竖向压缩刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比等基本力学性能,分析其随压应力、剪应变等的变化规律,并与现有的力学性能理论值进行比较.结果表明,竖向刚度试验值和理论值相差较大,且随着单层橡胶厚度的增大而增大;针对竖向刚度试验提出了拟合公式,该公式与试验结果吻合较好;受样本数量的限制,拟合公式的适用性有待进一步验证;厚层铅芯橡胶支座的水平力学性能与理论值较接近.     

设置耗能外挂墙板结构的抗震性能

外挂钢筋混凝土墙板作为工业化住宅的重要结构构件,其强度和刚度对主体结构的抗震性能有显著影响.运用有限元分析方法对设有外挂墙板的12层钢筋混凝土框架结构模型进行动力时程分析,分析结果表明设置外挂墙板后主体结构的抗侧刚度增加,自振周期缩短,抗扭性能明显提高;在多遇地震和罕遇地震作用下,相对于以往使用柔性连接未考虑外挂墙板的抗侧刚度和强度时,设置耗能外挂墙板考虑其抗侧能力后结构的最大层间位移总体上呈缩小的趋势,且相应的地震响应均呈一定程度的减弱.因此,工业化住宅的设计应合理考虑外挂墙板对主体结构抗震性能的影响.