低屈服点钢剪切型阻尼器试验研究

针对滞回力学特性、低周疲劳性能以及耗能减震能力,进行了3组采用低屈服点钢BLY160的剪切型阻尼器的拟静力试验。试验选用2种尺寸型号的试件并采用了4种不同的加载方案,对比分析了不同加载历史下软钢的应变强化现象及低周疲劳性能,考察了阻尼器构件关键参数腹板宽厚比以及加劲肋尺寸的影响。试验结果表明:BLY160低屈服点钢材随等效塑性应变的累积有明显的循环强化现象,采用BLY160低屈服点钢的剪切型阻尼器初始刚度大,屈服位移小,变形能力强,具有良好的滞回性能和稳定的耗能特性。     

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.     

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.     

高烈度地震区带软钢阻尼器的框架-核心筒结构抗震性能分析

减隔震技术是当前抗震研究的热点,其中,软钢阻尼器是结构被动控制中耗能减震装置的一种。软钢阻尼器在地震时,通过软钢发生塑性屈服滞回变形而耗散输入结构中的能量,从而达到减震的目的。由于构造简单,力学概念明确,技术性能可靠且易实现,软钢阻尼器已成为较多应用于高层建筑抗震的减震技术之一。本文利用NosaCAD有限元分析软件,对某高层建筑进行了非线性时程分析,并对该高层建筑应用软钢阻尼器进行设计,计算中用斜向阻尼器进行模拟。基于9度罕遇地震进行设计,通过分析结构的位移响应、损伤发展以及阻尼器的滞回曲线等性能指标,验证了软钢阻尼器对于高烈度地震区高层建筑减震的作用。     

新型抗偏载变摩擦阻尼器力学特性研究

为提高传统摩擦阻尼器的耗能能力及耗能稳定性,提出并设计一种新型变摩擦阻尼器.通过采用反向不连续斜坡结构设计与蝶形弹簧组合,新型变摩擦阻尼器能够实现变阻尼力输出特性且有一定的抗偏载能力,在结构中增加副摩擦板,可有效提高阻尼器耗能能力.首先,通过建立理论模型分析阻尼器在不同工作阶段的力学特性,并对各个设计参数对阻尼器的阻尼输出特性影响进行分析.在此基础上,设计加工原理样机并进行力学特性试验研究.最后,通过有限元方法对隔振器的抗偏载能力进行验证.结果表明:新型变摩擦阻尼器试验结果与理论分析吻合;滞回曲线呈"狗骨形",即,可实现变阻尼力输出特性;摩擦耗能能力与普通平板摩擦阻尼器相比可大幅度提高耗能能力;通过调整扭矩值可实现不同的阻尼特性输出,以实现不同的隔振需求.分析结果表明,新型变摩擦阻尼器有一定的抗偏载能力.     

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.     

考虑空隙率修正的铅挤压阻尼器刚塑性模型

研究了铅挤压阻尼器中铅的受力特点,考虑灌铅过程中可能引起阻尼器内部出现的空隙对铅挤压阻尼器滞回曲线的影响,修正了刚塑性模型.使用Deform3D建立了铅挤压阻尼器的有限元模型,在考虑4种不同空隙率条件下,模拟了2种位移幅值的滞回曲线.结果表明：空隙对铅挤压阻尼器挤压力的影响较小,但是对耗能能力的影响较大,由修正刚塑性模型计算得到的阻尼器耗能能力更加合理.     

带可更换阻尼器的波形钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究一种带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙的抗震性能,对2种波形软钢阻尼器以及带有阻尼器的波形钢板剪力墙进行低周往复加载试验,分析阻尼器以及带有阻尼器剪力墙的力学特性,并采用ABAQUS有限元软件对试验进行模拟。研究结果表明:水平波形阻尼器具有良好的变形和耗能能力,竖向波形阻尼器具有较大的初始刚度和较高的承载力。带有阻尼器的波形钢板剪力墙具有较好的初始刚度和承载能力,更换阻尼器时剪力墙处于弹塑性阶段,阻尼器发生明显的面外变形,内嵌波形钢板脚部存在微小变形,阻尼器可以有效地保护剪力墙。更换阻尼器后的波形钢板剪力墙承载力有较小下降,滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力和延性,刚度退化缓慢。有限元模拟结果与试验结果吻合度较高。     

新型自复位钢桁架梁的设计及参数分析

针对设置于不同部位、不同类型耗能元件的新型自复位钢桁架梁,理论推导了设置蝶形软钢阻尼器时,梁端对应于恢复力曲线特征点处的刚度和临界弯矩计算公式。在对比分析蝶形软钢阻尼器和防屈曲消能杆的自复位钢桁架梁抗弯刚度和耗能能力的基础上,确定了设置防屈曲消能杆的自复位钢桁架为较优结构方案。以预应力筋面积和初始应力、SC参数作为评价自复位钢桁架梁自复位性能和耗能能力的重要参数,通过数值分析研究了这些参数对自复位钢桁架梁抗震性能的影响规律,确定了最优参数取值范围,给出了设计方法,为该类构件的设计提供参考建议。     

一种新型扭转金属阻尼器及其减震性能分析

为解决现有金属阻尼器应力分布不均匀的问题,设计了一种新型层间扭转型金属阻尼器,推导出初始刚度和屈服荷载表达式,并通过往复加载试验对其力学性能进行研究.根据阻尼器的试验过程建立有限元模型,分析其变形后的应力分布,对设有该扭转型耗能梁段与剪切型耗能梁段的Y形支撑结构进行了抗震性能研究.结果 表明:建立的扭转金属阻尼器力学模...     

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.     

波形腹板正对称阻尼器的抗剪承载力研究

为研究波形腹板正对称阻尼器的滞回性能和抗侧性能,设计两个阻尼器试件分别为横向波形腹板阻尼器和竖向波形腹板阻尼器,并进行拟静力试验.试验结果表明:波形腹板阻尼器具有良好的滞回性能和耗能能力,竖向波形腹板阻尼器的承载力明显高于横向波形腹板阻尼器;阻尼器的耗能主要是依靠波形腹板的剪切和屈曲,翼缘板对阻尼器的承载力贡献相对较小.借助ABAQUS有限元软件仿真与试验对比验证,仿真结果与试验结果吻合度较高.以竖向波形腹板阻尼器为基础,建立22个有限元模型,变化参数为波形腹板的高宽比、厚度和波幅.结果表明:增大波形板的高宽比,阻尼器承载力大幅度下降;增加波形板的厚度,阻尼器承载力大幅度上升;增加波形板的波幅,对阻尼器的承载力有小幅度提高.最后,结合有限元算例,推导、拟合得出了波形腹板阻尼器的抗剪承载力公式.     

摩擦软钢节点阻尼器抗震及抗倒塌性能

依据传统钢梁柱节点提出了新型摩擦软钢双重耗能节点阻尼器,该阻尼器能够将中屈服点软钢屈服耗能和钢板摩擦耗能相结合进而提高节点的抗震及抗倒塌性能.为提高计算效率采用多尺度建模方法进行有限元建模,节点核心区采用精细化建模方式,非节点核心区梁柱部分采用非线性梁单元,针对梁柱钢节点及其平面框架结构进行抗震性能分析.结果表明:在梁柱节点增设节点阻尼器可有效提高梁柱节点的承载力和耗能能力,并吸收外部输入能量,降低结构构件的破坏水平.同时,基于抽柱法将该新型节点应用于平面钢框架结构的静力Pushdown分析和非线性动力时程分析,分析结果表明:在增设该阻尼器后,可以有效降低构件失效点位移,进而提高结构的抗倒塌性能.     

软钢阻尼器加固某大跨度结构减震性能研究

"5.12汶川"大地震后,受影响的部分地区设防烈度进行了调整,设防烈度调整后大部分建筑尤其是公共建筑需要进行抗震加固。以地震时正在修建的某大跨度体育教学训练中心为背景,针对该地区设防烈度提高的特殊性,对其设防烈度提高前、后的抗震性能进行了评估,采用有限元模型对不同软钢阻尼器抗震加固方案进行了动力分析,评价了不同软钢阻尼器加固方案的减震效果。结果表明:(1)软钢阻尼器的设置对于调整结构的水平刚度,增强结构的耗能能力,改善结构的减震性能具有重要作用;(2)软钢阻尼器宜布置在层间位移角较大的楼层,即结构刚度变化较大的相邻楼层;(3)软钢阻尼器的数量及布置方式有优化解等结论,为该工程结构的抗震加固设计提供了依据,同时可供同类建筑结构的抗震加固设计借鉴。     

翼缘宽厚比对耗能梁性能的影响

基于Q235钢材设计70个不同翼缘宽厚比和长度的耗能梁分析模型来重新评估翼缘宽厚比。与已有试验对比,验证有限元分析方法的准确性。研究结果表明,剪切型和弯曲型耗能梁的翼缘宽厚比可放宽至10 235/fy,并得到不同长度耗能梁的破坏模式、超强系数和滞回曲线。根据耗能梁的破坏模式和耗能能力,建议剪切型耗能梁的长度比取1.30~1.50。提取每次循环中最大位移点可得到耗能梁的骨架曲线,并由此提出剪切型和弯曲型耗能梁的力-位移曲线。     

自复位RC框架柱脚节点在不同轴压比下的抗震性能试验研究

自复位RC框架柱脚节点将无黏结预应力钢筋与新型金属消能阻尼器结合,在保证结构足够的承载力和耗能能力的前提下,能有效减小传统框架结构水平地震作用下产生的残余变形.对2个采用了新型可更换阻尼器的自复位RC框架柱脚节点进行了低周往复荷载抗震试验,对比分析了不同轴压比下框架柱脚节点的受力机制、滞回曲线、耗能能力、复位能力等性能.试验结果表明:自复位RC框架柱脚节点的耗能主要来自阻尼器的屈服耗能,不同轴压比下该框架柱脚节点的耗能能力大致相当;高轴压比导致框架柱产生轻微的塑性变形,从而使残余变形增大,相应的复位能力略有降低.     

SC桩抗震性能有限元分析

文章利用Abaqus软件对SC桩在低周往复荷载作用下的抗震性能进行有限元模拟,根据有限元模拟结果对其破坏特征和骨架曲线进行初步分析,并通过改变壁厚,分析其对S C桩承载力、刚度产生的影响.结果表明,S C桩的破坏表现出明显的塑性特征,塑性变形能力强;滞回曲线形状饱满,耗能能力好;随着钢管壁厚的增加,承载力近似呈线性增加;混凝土壁厚在一定范围内对SC桩承载力有较大影响.     

耗能梁长度对自复位Y型偏心支撑钢框架力学性能的影响

为研究形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)耗能梁长度对自复位Y型偏心支撑钢框架滞回性能及复位效果的影响,基于理论分析建立了剪切型SMA耗能梁最小长度的计算公式以及确保此类结构出现理想塑性机制的保障措施;并采用ANSYS建立了4个不同耗能梁长度的自复位Y型偏心支撑钢框架的精细化有限元模型,进行了滞回性能分析,对比了各算例的滞回性能、水平承载力、抗侧刚度、耗能能力、复位效果及SMA耗能梁腹板的应力分布.研究结果表明:耗能梁最小长度计算公式可确保耗能梁在超弹性范围内工作;理想塑性机制保障措施可提高结构复位效果;剪切型耗能梁较弯剪型水平承载力高、抗侧刚度大、耗能能力强、连接构造简单、材料利用率高;耗能梁类型对此类结构的复位效果影响不大.因此,耗能梁宜设计为剪切型,但不宜过短,需满足最小长度限值要求.     

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.     

竖缝式墙型阻尼器力学性能及减震效果研究

对新型竖缝式墙型阻尼器进行理论和试验分析,推导出适用于竖缝式墙型软钢阻尼器的力学参数计算公式,主要涉及弹性抗侧刚度、受剪承载力和屈服位移.结合试验分析和有限元模拟,进一步确定了承载力调整系数,并以某钢框架为例进行了算例分析.结果表明:在地震作用下,阻尼器能够充分耗散大部分地震能,从而使装有竖缝式软钢阻尼器的钢框架具有良好的减震性能.