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。     

球形储罐结构地震反应控制研究

为了降低球罐结构的地震响应,对球形储罐进行基础隔震及附加耗能减震控制,建立了无控、隔震、耗能减震条件下球形储罐的有限元模型,并通过模态分析给出自振周期和频率。选择3种不同的地震波输入,进行了基础隔震结构及耗能减震结构地震响应时程分析。结果表明：基础隔震拉长了结构周期,达到了减震的目的,加速度反应降幅在41.4%～76.4%,相对位移反应降幅在50.3%～77.2%;附加的耗能装置的变形耗散了地震动能量,从而减小了结构自身的动力响应,加速度反应降幅在25.2%～77.9%,相对位移反应降幅在71.8%～76.7%;总体看球罐基础隔震结构优于附加耗能结构的减震效果。     

隔震设计分析及隔震结构变形缝设置探讨

为研究隔震结构设置对整体结构抗震性能的影响,以实际工程中四川卧龙一贯制学校中学部教学楼结构隔震设计为例,采用SAP2000软件对结构进行整体非线性动力时程分析,在多遇地震和罕遇地震作用下对隔震结构和非隔震结构进行对比分析.分析结果表明:多遇地震作用下隔震结构的层间剪力、加速度和层间位移较非隔震结构均有大幅度降低,其中X向、Y向最大层剪力分别降低了78%,和79%,;X向、Y向楼层最大加速度分别降低了60%,和52%,;X向、Y向最大层间位移分别降低了75%,和85%,.此外,罕遇地震作用下设置隔震结构也能明显减小结构的地震反应,改善结构的抗震性能.同时还对隔震结构变形缝的设置进行了探讨,为相关工程提供参考.     

粘滞阻尼器组合基础隔震结构分析

介绍了基础隔震结构能量设计方法原理。运用有限元分析软件ANSYS建立了5层3跨框架结构模型,对比分析了基础固定结构、基础隔震结构和粘滞耗能组合隔震结构地震反应。结果表明,基础隔震结构的地震反应显著小于基础固定结构,隔震结构层间位移集中于隔震层。在隔震层加设粘滞阻尼装置后,上部结构减震效果与未加设阻尼器隔震结构相近,而隔震层位移显著减小。     

磁流变阻尼器受控平面L形框架结构的多维减震

为分析加入磁流变阻尼器(MRD)框架结构的多维减震性能和扭转震动特性,采用MATLAB软件开发了未控和MRD受控平面L型框架结构的空间计算模型程序,在三向地震荷载作用下分别对未控和MRD受控模型进行了动力时程分析,对结构典型节点X、Y、Z向的位移时程响应、加速度时程响应、结构的各层位移、加速度、层间位移角以及空间扭转震动响应进行对比。结果表明：用MATLAB开发的未控和MRD受控平面L型框架结构的空间计算模型程序能有效计算结构的多维地震响应;MRD可以有效减小平面L型框架结构的多维位移和加速度时程响应;MRD可以有效减小平面L型框架结构的各层最大位移、加速度和层间位移角;合理地布置MRD能够稳定地发挥耗能作用,并能有效减小平面L型框架结构的扭转震动响应。     

摩擦阻尼器和TMD共同作用下的钢框架的减震分析

研究采用质量调谐减震原理,将填充墙作为TMD的质量块,摩擦阻尼器作为其耗能原件提供刚度和阻尼,结合TMD和摩擦阻尼器属性,实现两者的共同耗能。为观察这种新型减震装置在框架结构中的耗能效果,本文利用有限元分析软件ETABS对安装有减震装置的钢框架以及未安装该装置的框架结构,进行罕遇地震下的时程分析。计算结果表明:安装有该装置的结构的顶层位移角最大能减小约70%,并且满足罕遇地震下规范位移角的限值,具有很好的减震耗能效果。     

基于层间平均位移比的粘滞阻尼器布置方法

为提升粘滞阻尼器的减震效果,减少计算量,提出1种以各层间平均位移比为目标函数的粘滞阻尼器优化布置方法。即将各楼层在正负方向的最大层位移的平均值作为各层的层位移,以此计算各层的层间位移,通过各层间位移的比例来布置、分配粘滞阻尼器。不同布置方案下,案例结构中的粘滞阻尼器的响应对比结果表明,本文的布置方案在取得良好减震效果的同时,计算更为简便;相比于以层间位移比为目标函数的布置方法,采用本文的布置方法,结构的最大层间位移最大减震率、最大层间速度最大减震率、最大层间加速度最大减震率分别提高了109%、485%和441%。     

大平台多塔楼结构的隔震减震控制

结合某实际工程,将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,形成大平台多塔楼新型隔震体系.为了进一步提高该新型隔震体系的抗震性能,在隔震层设置了液体粘滞阻尼器,探讨了这种大平台多塔楼结构隔震减震控制的效果.本文建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性,并基于广义Newm ark积分法编写了整个非线性隔震减震体系的仿真分析计算程序.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以同时减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.在隔震层附设粘滞阻尼器可进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.两种粘滞阻尼器的对比还表明非线性粘滞阻尼器比线性粘滞阻尼器理论上更合理,且更为有效.     

高铁矮塔斜拉桥减隔震装置性能对比研究

目的研究不同减隔震装置如黏滞阻尼器、速度锁定器和双曲面球型减隔震支座的减震机理和减震效果,为高铁矮塔斜拉桥减隔震设计提供依据.方法以某高铁矮塔斜拉桥为背景,建立Midas有限元模型,分别采用不同连接单元模拟黏滞阻尼器、速度锁定器及双曲面球型减隔震支座,输入人造地震波,进行各装置的参数优化及减震效果对比.结果黏滞阻尼器减震率为27%～59%;双曲面球型减隔震支座减震率为34%～48%,但却使墩梁相对位移增加32%;速度锁定器减震率为12%～39%,但却使相邻塔墩内力增加18%～39%.结论双曲面球型减隔震支座减震率高但是增加了墩梁相对位移;速度锁定器减震率较弱,并且提高了结构刚度,增加了桥梁对地震的反应;黏滞阻尼器减震率高,副作用小,并且可以消耗地震能量,对内力和位移均有较好的减震效果,在实际应用中优先推荐使用.     

考虑塔楼偏心的大底盘层间隔震结构地震响应试验

为研究偏心大底盘层间隔震结构的地震响应,以指导这类竖向不规则结构的抗震设计.建立一个典型的偏心大底盘层隔模型结构,大底盘2层、塔楼6层,隔震层设置于塔楼底部.进行了层隔模型和对比抗震模型的数值分析和振动台试验,试验共16个工况.试验结果表明:塔楼各层加速度和层间位移减震效果显著;底盘加速度响应没有降低,层间位移减震效果不明显;在加速度0.4g和0.6g作用下底盘分别进入了弹塑性状态和达到中等破坏程度.建议工程应用中底盘受力构件应采取加强措施,提高底盘的弹塑性位移角限值.     

大跨连续梁桥纵向减震机理和减震效果分析

基于一座实际大跨度连续梁桥,分析比较了采用动力锁定装置、黏滞阻尼器和双曲面减隔震支座的减震机理和减震效果,讨论了这些减震装置的适用范围.结果表明:动力锁定装置不耗散地震能量,在活动墩处设置该装置,可以合理分配梁体的地震惯性力,但同时结构周期减小,可能增加梁体总的惯性力;黏滞阻尼器不改变结构的周期、振型等动力特性,主要通过阻尼力消耗地震能量,减小结构动力反应;采用双曲面减隔震支座后结构的周期延长,阻尼耗能能力增加,相对于基准模型,显著减小了固定墩的内力,但同时增加了活动墩墩梁相对位移.     

基于黏滞阻尼器的建筑结构减震研究

减隔震技术是通过引入隔震系统或阻尼装置以降低结构地震反应。本文首先简要介绍常见的阻尼器在建筑结构中的发展研究现状,然后进一步对常用的黏滞阻尼器的减震机理及力学模型进行合理的论述,分析了黏滞阻尼器在建筑结构抗震应用中的影响因素,并结合实际算例,对某建筑结构进行基于黏滞阻尼器的减震分析,研究得到合理布置黏滞阻尼器对结构的层间位移角控制明显,可防止普通结构在地震中的倒塌。本文研究可为黏滞阻尼器在建筑结构抗震中的推广应用提供参考。     

设有新型耗能支撑的双层球面网壳减震分析

为改进现有摩擦阻尼器的减震性能,将大尺寸形状记忆合金弹簧(Shape Memory Alloy spring,SMA spring)和摩擦装置复合使用,提出了一种形状记忆合金弹簧—摩擦复合阻尼器(SMA spring-Friction Hybrid Damper,SFHD)。基于SMA螺旋弹簧和摩擦装置的力学模型,建立了SFHD的恢复力模型。进而,将上述新型阻尼器用作双层球面网壳结构的耗能支撑,采用ABAQUS软件建立了整体结构的有限元模型,对该结构进行了多维地震作用下的非线性时程计算,对比分析了受控结构与无控结构的动力响应特征。研究结果表明:强震作用下受控结构中的新型减震支撑耗能作用显著,可有效降低结构的地震响应。     

“顶吸基隔”结构非平稳随机地震反应分析新方法

为了有效抑制基础隔震结构的隔震层及主结构的过大位移,设计了"顶吸基隔"减震结构并提出了相应的非平稳随机反应分析新方法.通过在基础隔震结构的顶部布置调谐质量阻尼器来构建减震结构,分别采用Bouc-Wen模型及其刚度退化模型模拟隔震层及各楼层的滞回特性.通过在精细积分法中引入复化Cotes积分,并结合虚拟激励法,提出了求解减震结构非平稳随机反应的CCIM法.依据首次超越破坏准则,建立了以结构层间位移角为评价指标的动力可靠度极限状态方程.通过分别采用CCIM、蒙特卡罗法和时域显式蒙特卡罗法对减震结构进行随机反应分析,验证了CCIM具有高效率和高精度的特点.以一座30层钢框架结构为算例,分别计算了减震结构、基础隔震结构和未控制结构在8度和9度罕遇地震作用下的随机反应.结果表明:本文提出的"顶吸基隔"减震结构的整体可靠度比基础隔震结构和未隔震结构的都要高,该减震结构具有极大的工程推广价值.     

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。     

采用变阻尼式TMD的钢框架结构振动台试验

提出了一种新型变阻尼式调谐质量阻尼器(TMD),并将该阻尼器安装在两层单跨的钢框架模型结构上.通过对比无控状态、传统TMD控制状态、变阻尼式TMD控制状态下钢框架结构的动力响应,分析了变阻尼式TMD在Kobe波、Taft波和兰州波激励下的减震控制效果.试验结果表明:变阻尼式TMD可降低结构的自振频率并延长周期,采用变阻尼式TMD减震装置后,加速度响应最大可降低41.32%,位移响应最大可降低62.07%,最大减震效果较传统TMD提高了9%,且随着地震动峰值的增加,减震装置的控制效果越显著.     

五参数Maxwell阻尼减震系统非平稳响应解析分析

对单自由度带支撑五参数Maxwell阻尼耗能系统非平稳随机响应进行系统研究。基于积分微分方程实现结构时域非扩阶精确建模;采用传递函数法,直接在耗能结构原始空间获得减震系统在任意的激励和非零初始条件下结构位移和速度、支撑和阻尼器位移与速度以及阻尼器受力的时域响应精确解;进而针对7种经典调制白噪声地震激励和2种四参数可调的巴斯金谱地震激励,获得减震系统的结构位移与速度、支撑和阻尼器位移与速度以及阻尼器的受力随机平稳响应方差精确解;并使耗能结构系统非平稳随机响应的解析分析与计算完全转化为减震结构在原始空间的特征值解析分析与计算;从而构建了基于减震结构的非扩阶特征值分析,获得带支撑单自由度五参数Maxwell阻尼减震系统非平稳地震响应解析解的一套方法。     

应用SMA-粘滞阻尼器的框架结构减震效果数值模拟分析

利用形状记忆合金(SMA)丝的超弹性滞回耗能能力和形状记忆效应与加载频率无明显关系的特点,设计了一种新型SMA-粘滞阻尼器,用ANSYS软件对一个五层钢筋混凝土框架结构进行分析,并研究在地震作用下结构的时程反应.通过模拟得出,SMA-粘滞阻尼器是一种有效的减震装置,将它应用于钢筋混凝土框架结构体系中,能够有效地的减小结构的位移、加速度的时程反应,使结构的地震响应明显降低.     

近断层地震作用下基础隔震层弹簧软限位分析

基础隔震能有效减轻结构地震响应.但在近断层脉冲型地震作用下,隔震结构的隔震层会发生较大位移,导致隔震结构侧倾失稳.本文采用弹簧限位装置进行软碰撞限位,利用软件SAP2000计算近断层地震作用下限位隔震结构的动力响应,分析限位装置不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大位移和上部结构最大层间位移的影响.     

考虑偶然偏心的消能减震优化设计

基于偶然偏心增大结构的地震反应而影响减震结构消能部件的耗能效果,提出一种黏性液体阻尼器与防屈曲支撑混合减震策略:将阻尼器安装在底部隔震层消耗地震能量,防屈曲支撑安装在隔震层以上房屋四角,以便小震时提高结构抗扭刚度,减小偶然偏心的影响,大震时消耗地震能量。选择2栋长宽比分别为1.00和2.33的10层框架结构,采用ETABS与PERFORM-3D分别进行弹性与弹塑性时程分析。研究结果表明:偶然偏心对减震结构消能能力的影响不容忽视;当隔震层阻尼器适量时,增大防屈曲支撑抗侧刚度,消能减震效果显著改善;该减震策略所需消能部件较少,可确保建筑空间的利用效率,是一种具有实用价值的消能减震优化设计方法。