耗能减震结构的振型分解法

针对设置不同耗能器的减震结构在基于等效线性化的振型分解反应谱法进行分析中存在的等效线性化方法不同从而导致动力分析的计算精度和计算量不同的问题,文章采用实模态强行解耦振型分解法和复模态分析法进行对比分析,探讨2种方法在安装有不同耗能器的减震结构动力分析中的适用性.数值分析结果表明,对安装有粘滞耗能器的减震结构为保证计算精度宜采用复模态分析法,而对设置有粘弹性、金属屈服型或摩擦耗能器的减震结构,建议采用实模态强行解耦的振型分解法.     

单自由度Maxwell阻尼器耗能结构基于频响函数谱矩的等效阻尼

为建立单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器复合系统减震结构基于反应谱的抗震设计方法,提出了一种此类结构等效阻尼的新型分析方法。鉴于Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统的松弛时间均为小量的特性,首先,对结构系统的运动方程进行重构以提高分析精度;其次获得重构系统及其等效系统的频响函数,利用两种体系的频响函数的零阶和二阶谱矩相同的等效准则,获得了单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统耗能结构等效阻尼及等效频率的解析表达式。数值分析表明:在抗震规范规定的参数范围内,本文所提方法的精度明显优于经典的模态应变能方法。     

单自由度Maxwell阻尼器减震结构的等效阻尼解析分析

为了提高单自由度Maxwell阻尼器减震结构的等效阻尼和频率的解析分析法的精度,首先基于一般线性粘弹性耗能结构动力响应特性完全由其自振特性确定的性质,以及实际工程中应用的Maxwell流体阻尼器和支撑—粘滞阻尼器复合系统均具有松弛时间较小的特性,重构了结构基本分析方程,然后基于自由振动特性完全相同的等效准则,采用多尺度方法获得了减震结构的一阶等效阻尼和频率的近似解析式,使减震结构可直接应用反应谱法进行抗震设计;并将上述分析法推广到单自由度广义Maxwell阻尼器减震结构。对比分析结果表明,文中方法优于经典的模态应变能法,对于工程常规的单自由度Maxwell阻尼器减震结构,在我国抗震规范要求的参数范围内,其计算误差可控制在3%以内。     

Maxwell阻尼耗能隔震结构平稳响应分析

为分析设置Maxwell耗能阻尼器的隔震结构的减震效果,对Maxwell阻尼耗能隔震结构平稳响应分析问题进行了系统研究。首先建立Maxwell阻尼耗能隔震结构运动方程;然后将上部结构按第一振型展开,再将结构运动方程转化为一阶状态方程组,用复模态法获得了结构在平稳白噪声地震激励作用下,隔震层相对于地面位移、速度响应方差和上部结构相对于隔震层位移、速度响应方差以及阻尼器响应方差精确解析解,并通过一算例验证了设置Maxwell耗能阻尼器的隔震结构的减震效果更好。     

带支撑分数导数粘滞阻尼器减震结构随机响应

对带支撑分数粘滞阻尼器单自由度耗能结构的随机地震响应与等效阻尼进行了系统研究.首先,建市结构运动方程;然后应用随机平均法,将结构响应幅值近似为扩散过程,获得了结构位移与速度联合概率密度函数以及位移、速度响应方差的解析解;最后,基于随机平均分析完全相同的等效准则,建立了可直接应用反应谱法的上述阻尼器的等效阻尼计算公式,给...     

非线性流滞阻尼器耗能结构随机风振响应和等效风荷载取值

针对非线性流滞阻尼器耗能结构在Davenport谱风振激励下的随机响应及等效风荷载取值进行了系统研究.首先建立了结构的非线性运动方程;经过等效线性化后,采用复模态理论解耦,进而用随机振动方法获得结构风振响应解析式和等效风荷载取值的计算公式,从而建立了结构非线性随机风振响应的分析方法.     

连续梁桥中阻尼耗能装置的减震研究

研究了位移相关型阻尼耗能装置在桥梁减震中的作用.在理论分析的基础上,用ANSYS软件进行了建模计算.通过选用不同的刚度K计算得出不同桥梁梁端位移,据此数据画出阻尼耗能装置的等效刚度K与梁端位移的关系.     

围护墙多功能减震结构的减震性能

围护墙多功能减震结构是一种新型减震结构,具有调频质量减震和阻尼耗能减震等多种减震功能。本文阐述了该种减震结构的布置方案和工作原理,建立了结构动力模型并给出减振结构运动方程;通过九层抗震框架与多功能减震结构模型,运用有限元分析软件SAP2000进行了结构地震反应线性时程分析,抗震结构和减震结构动力响应的比较结果表明减震结构方案具有明显减震效果。     

围护墙多功能减震结构的地震反应频响分析

围护墙多功能减震结构是一种新型减震结构,具有调频质量减震和阻尼耗能减震等多种耗能减震功能。为了研究此减震结构在地震作用下的响应特性,本文建立了减震结构在地震作用下的动力方程,推导了减震结构地震响应的传递函数、频谱密度,得到主要影响参数对该结构减震效果的影响,并采用模拟地震振动台进行普通框架结构和此结构的对比验证,通过加速度(位移)功率谱密度和加速度(位移)频响幅值反映出各设置工况下的减震规律。结果显示,与普通框架结构相比,该结构的功率谱密度和频响幅值均有不同程度的减小,减震幅度最大可达39.97%,表明该结构体系在地震波作用下具有很好的减震效果,并在参数设置合理的情况下,减震效果更佳。     

双气室油气悬挂特性研究

建立了具有优越的隔振特性的双气室油气悬挂的数学模型,基于谐波平衡法推导出了悬挂系统的等效刚度和等效阻尼表达式.公式表明等效刚度和等效阻尼是激振频率和响应振幅的函数.分析了悬挂系统的主副蓄能器刚度和节流阀阻尼系数等关键参数对于等效刚度和等效阻尼的影响,并通过双气室油气悬挂特性实验验证了数学模型的准确性.      

摩擦耗能框架结构的动力分析

通过对摩擦耗能框架运动方程增量形式的研究,修正摩擦耗能减震结构基本框架的滞回模型．文中认为基本框架的弹塑性动力时程分析,可以用于摩擦耗能减震结构的动力时程分析．同时,推导带有摩擦耗能器的有阻尼单层框架,及其在正弦波激励下反应的解析解．最后,给出两个算例来验证本文的理论分析．     

普通强度钢耗能器滞回性能的试验研究

基于普通强度钢材的弹塑性滞回耗能特性,设计了3种由Q235B钢材加工而成的小型钢耗能器.为了研究其滞回耗能性能,提出合理的构造形式,分别对3种小型钢耗能器进行了低周往复加载试验,并对其等效刚度、耗能能力、阻尼特性等进行分析.结果表明:弯曲型钢耗能器塑性变形较大,滞回性能稳定,但初始刚度较小,承载能力低;剪切型钢耗能器具...     

基于能量准则的SDOF阻尼减震结构最大地震位移

粘滞阻尼耗能能减小结构地震反应。根据振动等能量准则 ,由地震动力能量方程推导了单自由度 (SDOF)弹性体系的地震最大位移反应与阻尼比的关系。与地震动力时程数值分析方法计算得到的结果对比表明 :该文理论结果较好地反映了 SDOF结构的最大地震位移反应。在地震动特征周期处产生类共振时阻尼减震效果更为显著。利用振动等能量准则方法可较为简便地确定阻尼减震结构体系的最大位移反应和进行减震设计。     

基于分布参数模型的相邻结构阻尼器减震参数分析

采用剪切梁模拟两相邻结构、弹簧单元和阻尼单元并联模型模拟粘弹性阻尼器力学性能,基于复模态理论,求解阻尼器连接的相邻结构的动力特性指标.并采用Clough-Penzien白噪声模型作为地震激励,求解减震结构的地震响应,分析阻尼器刚度、阻尼以及结构基频之比等参数对减震效果的影响.结果表明,相邻结构间设置阻尼器为结构体系提供了附加阻尼比,减小了结构地震反应.基于结构总振动能量最小获得阻尼器最优刚度及阻尼,为相邻结构减震的初步参数设计提供了理论上的依据.     

减震耗能系统等效线性化方法研究

利用非线性时程分析法研究了震工程学中常用的三种等效线性化方法对非线性减震耗能系统的实用性。对等效线性处理过的模型,采用模型分解反应谱法计算,与非线性时程分析结果相比,虽存在结构层间最大剪力Ｖｍａｘ较符而耗能元件最大变形Ｘｍａｘ较差,或Ｖｍａｘ较差而Ｘｍａｘ却较符的问题,但从Ｖｍａｘ和Ｘｍａｘ两方面看,均存在一定的可比性。分析认为,对非线性减震耗能系统等效线性化处理后,再采用振型分解反应谱方法计算,     

建筑结构的分布式阻尼减震方法

提出一种新的阻尼减震方法:在建筑结构的主要构件中配置低屈服点钢材,如在钢筋混凝土梁柱中埋置低屈服点钢筋,或在型钢梁柱的翼缘上焊接低屈服点钢板,这些钢材将在构件发生预期变形时屈服耗能.由于这些低屈服点钢材可分布于所有构件之中,所以称之为"分布式".对设置阻尼钢板的型钢柱的滞回性能进行分析,结果表明阻尼钢板可有效提高构件的等效阻尼比;然后,通过一个设置分布阻尼的剪切型结构的非线性地震响应算例,初步验证了该方法的可行性.与目前常见的各种阻尼器相比,分布式阻尼减震方法不占用建筑物使用空间,施工简单,服役期间无需特殊的检查与维修,是一种更适合在建筑工程中广泛推广的减震技术.     

基于复阻尼模型等效的黏性阻尼模型时域计算方法

复阻尼模型的阻尼矩阵构造容易,仅依赖于材料损耗因子和结构刚度矩阵,但具有时域发散、非因果性等缺陷.从结构的固有特征恒定出发,推导了材料损耗因子与结构阻尼比的等效关系,进而得到与复阻尼模型等效的黏性阻尼模型.该阻尼模型不仅克服了复阻尼模型的缺陷,同时保留了复阻尼模型直接依赖材料损耗因子的便捷性.针对比例阻尼体系,依据材料损耗因子和结构振型阻尼比的关系,提出了基于复阻尼模型等效的黏性阻尼模型实振型叠加法.针对非比例阻尼体系,依据材料损耗因子和子结构振型阻尼比的关系,借助分块Rayleigh阻尼和状态空间法,提出了基于复阻尼模型等效的黏性阻尼模型复振型叠加法.通过算例分析验证了本文方法的可行性和正确性.     

预制混凝土双板剪力墙的耗能能力

为系统研究预制混凝土双板(DWPC)剪力墙的耗能能力,并为制定地方技术规程和试点工程应用提供科学依据,对3类不同边缘构造、不同剪跨比的6个预制装配式DWPC剪力墙和3个现浇剪力墙的足尺比例试件在低周反复荷载下进行了对比试验研究,对比分析了3类试件的滞回特性和耗能能力,并比较了各试件的等效粘滞阻尼系数.结果表明,DWPC剪力墙的滞回特性和耗能能力与现浇剪力墙接近,具有较强的耗能能力,抗震性能较好.研究为DWPC剪力墙结构体系的抗震设计以及进行更深入的研究提供了基础资料.     

非线性干摩擦阻尼器连接的相邻结构随机振动分析

用耗能装置连接两相邻结构是减小结构地震响应的一种实际而有效的方法。文中将两个用非线性干摩擦阻尼器连接的相邻结构简化为两自由度系统,对结构在地震激励下的运动方程进行等效线性化处理,求得结构在过滤白噪声地震激励下的Lyapunov方程。利用最速下降法迭代求得系统的平稳响应。结果表明：干摩擦阻尼器能有效地降低结构的地震响应,并能在较宽的频率范围内起到很好的减震作用。     

基于等效单自由度体系的结构滞回耗能估计

提出了研究单自由度体系和多自由度体系在地震作用下耗能关系的重要意义;建立了结构的等效单自由度体系能量方程,得出与原多自由度体系滞回耗能及变形能关系公式,据此提出了基于等效单自由度体系的多自由度结构体系总滞回耗能估计方法.分别对质量为均匀分布,楼层剪切强度和剪切刚度为均匀及不均匀分布的8幢5层剪切型多自由度体系和其等效单自由度体系输入典型地震动,计算滞回耗能及变形能,并将计算结果进行比较分析.结果表明,通过等效单自由度体系来估计剪切型多自由度体系的滞回耗能,是一种计算简便且较为准确的方法.