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。     

基于钢棒耗能元件阵列型阻尼器的耗能性能研究

目的 研究基于钢棒耗能元件的阵列型阻尼器的耗能性能,验证其是否能够满足建筑抗震设计规范中的要求。方法 为考察阻尼器的耗能性能,设计了3组包含不同数量和排列形式的钢棒耗能元件的阵列型阻尼器,并对3组阻尼器开展同工况下的低周往复试验及数值模拟分析。结果 在试验研究中,阻尼器的实测耗能系数最高可达2.50;在数值模拟分析中,阻尼器的耗能系数为2.61,且该类型阻尼器的力学性能中屈服荷载、初始刚度与钢棒数量存在正比关系,屈服位移与钢棒数量无明显关系。结论 试验与数值模拟所得结果均能体现该类型阻尼器的力学性能均匀、稳定,且具有良好的耗能性能,能够满足建筑抗震设计规范中对金属阻尼器的要求。     

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.     

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.     

外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙抗震性能研究

研制了一种同时布置体内无黏结预应力筋和外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙,通过拟静力试验研究了该自复位墙在低周反复荷载作用下的滞回性能,重点探明了预应力筋初始预应力、金属阻尼器屈服荷载大小对其耗能性能的影响,最后基于试验结果建立了数值分析模型.研究表明:该自复位约束砌体墙滞回曲线呈"旗形",在较大位移下未出现明显的损伤,且在加载及卸载过程中没有明显的强度和刚度退化;随着预应力筋初始预应力的增加,墙体的自复位性能增强,但其耗能能力会降低;随着金属阻尼器屈服荷载的增大,墙体的耗能能力增强,但会产生少量的残余变形;数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文所提出的分析模型能较好地模拟该自复位约束砌体墙的力学行为.     

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.     

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...     

新型开洞软钢板阻尼器的理论及试验研究

设计、制造了一种用于结构振动控制的新型高性能开洞软钢板阻尼器.该阻尼器主要通过开洞核心耗能板的弯曲塑性变形来耗散振动能量.首先,利用有限元方法研究了核心耗能板的应力分布,并通过理论推导得到了核心性能参数的计算公式;然后,采用单调加载和往复加载试验,验证了阻尼器的滞回耗能性能.研究结果表明:开设合理的鼓形洞口能够优化耗能板上的应力分布,并且不对其屈服力产生影响;推导出的核心性能参数理论公式能够较为准确地反映新型开洞软钢板阻尼器的工作性能;该阻尼器具有饱满的滞回曲线,并且在大位移加载时,等效黏滞阻尼比均可达到30%以上,表现出良好的滞回耗能和低周疲劳性能.     

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.     

新型消能减震阻尼器滞回性能试验研究及有限元分析

提出了一种用于装配式混凝土框架结构的新型消能减震阻尼器,通过拟静力试验研究其滞回性能,分析了该阻尼器的破坏模式、承载能力、耗能能力以及刚度退化等,建立了精细有限元模型进行参数分析.试验结果表明,该阻尼器耗能能力较好,具有受力机制明确和设计性能良好等优点.有限元分析结果表明,增加耗能杆直径和销轴-耗能杆间距可使阻尼器具有更好的承载力和耗能能力,增加夹板间距能有效提高阻尼器的耗能能力,销轴直径对阻尼器的承载力和耗能能力影响较小,低强度高延性的耗能杆(屈服强度200 MPa)可提高阻尼器的耗能能力,但降低了阻尼器的承载力.在装配式混凝土框架结构中采用该阻尼器,可使结构在地震作用时的耗能和损伤集中在阻尼器部位.     

桥梁支座双向耗能钢阻尼器力学性能研究

设计了一种新型桥梁支座双向耗能钢阻尼器,该阻尼器利用折角钢曲梁的弯曲弹塑性变形进行耗能.提出了该阻尼器简化力学模型,基于钢材简化本构模型推导了其耗能核心参数的理论公式,并通过有限元模拟研究其在单调加载及往复荷载作用下的力学性能.研究结果表明:钢阻尼器耗能段首先进入弹塑性,之后塑性变形集中于耗能段中部,受力合理,符合阻尼器设计意图;且理论公式与有限元计算结果相近,能有效地反应阻尼器的工作性能;在往复荷载作用下,其滞回曲线饱满,初始刚度大,耗能能力强.     

锚栓屈服型可抬升柱脚节点抗震性能试验研究

为满足结构在震中安全且震后可修复使用的目的,设计了一种锚栓屈服型可抬升柱脚节点,该节点是一种半刚性节点,将柱脚锚栓的一部分作为节点的阻尼器,阻尼器为柱脚提供抗弯能力和可抬升能力,在地震时柱脚节点塑性变形主要集中在阻尼器上,震后通过更换阻尼器即可完成柱脚节点的修复。为此, 设计一组普通外露式柱脚节点和锚栓屈服型可抬升柱脚节点进行对比试验,并通过拟静力试验,研究它们在低周往复荷载下的滞回特性、抗弯承载力、刚度退化、耗能能力等抗震性能,同时研究柱脚节点在更换阻尼器前后的抗震性能。研究结果表明：对比普通外露式柱脚节点,锚栓屈服型可抬升柱脚具有更好的耗能能力和变形能力,试件的损伤基本集中在可更换的阻尼器上,耗能模式和损伤机制较为合理。在进行修复后,除初期转动刚度略低于修复前试件外,整体抗震性能基本可恢复至震前水平。另外,该新型柱脚的阻尼器拆卸和更换较为简便。     

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.     

长孔螺栓板式摩擦耗能器滞回性能试验研究

设计一种长孔螺栓板式摩擦耗能器,通过低周往复荷载试验重点研究了螺栓预紧力、滑动位移幅值和摩擦片等因素对摩擦耗能器滞回性能的影响.试验结果表明:长孔螺栓板式摩擦耗能器滞回曲线接近理想矩形,耗能器在多次循环荷载作用下耗能能力强,工作性能稳定;随预紧力吨位的增加,耗能器滑动界面抵抗机理由摩擦型向摩擦-咬合型转变,咬合作用提高了耗能器的滑动荷载;长孔螺栓板式耗能器最大稳定滑动摩擦力达178.66 kN,能较好的满足新建工程和加固工程的需要.在试验研究基础上,建立了长孔螺栓板式摩擦耗能器的恢复力模型,模型与试验结果吻合良好,具有较强的适用性.     

带分布阻尼的受弯构件性能研究

目的研究一种采用分布式低屈服点耗能元件的受弯构件的抗震性能,并比较带分布阻尼元件的受弯构件与普通受弯构件的受力性能和滞回耗能性能.方法采用构件层面的阻尼减震技术理论,通过ABAQUS软件建立带分布阻尼材料的RC悬臂梁有限元模拟分析;研究RC悬臂梁与阻尼材料接触面相对变形使得屈服点材料屈服后消耗能量的情况,总结其在附加分布式阻尼后的变形性能和滞回耗能性能.结果分布式低屈服点耗能材料对受弯构件受拉区混凝土的变形起到了明显的抑制作用,低屈服点阻尼材料屈服时将实现部分能量的耗散.结论分布阻尼对受弯构件的受力和滞回性能具有改善作用,混凝土构件损伤情况得到改善,滞回耗能性能有所提高.     

铰接钢框架自复位耗能支撑子结构抗震性能试验研究

为了研究安装自复位耗能装置的铰接钢框架支撑结构的抗震性能,设计制作了一榀1:2缩尺的两层单跨平面铰接钢框架自复位耗能支撑子结构.通过低周反复加载试验,对其屈服荷载、延性、耗能及复位性能等抗震性能进行了研究.结果表明,随着加载幅值的增大,子结构耗能和变形回复率均逐渐增大.该子结构的自复位耗能装置可充分发挥其耗能和自复位作...     

钢-混凝土叠合板组合梁抗震性能的试验研究

为研究钢—混凝土叠合板组合梁在低周反复荷载作用下的变形和耗能性能,完成了６根钢—混凝土叠合板组合梁在低周反复荷载作用下的试验。对试验结果进行了讨论和分析。试验研究结果表明,钢—混凝土叠合板组合梁具有良好的整体性能及抗震性能,文中给出了组合梁的变形延性指标、刚度折减系数等计算公式,结果对于钢—混凝土叠合板组合梁的抗震设计具有较好的参考价值。     

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.     

循环荷载下低屈服点钢材LYP225的力学性能

为了研究低屈服点钢材LYP225的循环本构关系,对18个试件进行单调加载和循环加载,研究其单调曲线、滞回特点、破坏形态等.基于Ramberg-Osgood模型拟合了对称逐级加载下的循环骨架曲线,通过试验滞回数据标定了基于Chaboche模型的等向强化和随动强化参数,并将其输入到Abaqus软件的混合强化模型中,对强化参数的准确性进行验证.结果表明:LYP225钢材的应力-应变关系与加载历史相关;在不同加载制度下LYP225钢材均表现出良好的延性特征;采用Ramberg-Osgood模型能较好地模拟LYP225钢材在循环对称逐级加载下的骨架曲线;将标定的混合强化参数输入到Abaqus软件中,所得结果能准确模拟LYP225钢材的滞回曲线.因此,LYP225钢材在循环荷载下的性能不同于单调荷载,通过试验数据拟合的强化参数可用于整体结构中的地震反应分析.     

带SRC边框低剪力墙的抗震性能试验研究

根据5片带SRC边框、1片带RC边框低剪力墙试件在恒定竖向荷载和低周反复水平荷载下的试验,对带SRC边框低剪力墙的抗震性能进行了初步研究.探讨了带SRC边框低剪力墙的破坏形态、变形能力、耗能性能,提出了其抗剪承载力的计算公式.