装设粘弹性阻尼器钢筋混凝土结构弹性时程分析

利用粘弹性阻尼器的有限元模型,推导出了粘弹性阻尼器支撑单元的附加刚度矩阵和等效节点力向量,通过拟力实模态叠加处理非比例阻尼,编制了粘弹性阻尼器受控结构的弹性时程分析程序,并对一装设粘弹性阻尼器的16层钢筋混凝土受控结构和相应原结构在多遇地震下的响应进行了分析、对比,结果表明:装设粘弹性阻尼器后,结构的地震响应可以得到明显的降低.     

位移与速度型消能器在某不规则建筑结构抗震设计中的混合应用

 某工程为细腰不规则超限结构, 选择纯框架结构, 扭转周期比和层间位移角均不满足规范要求。考虑到建筑外立面效果, 不能在外立面布置剪力墙, 同时在不影响建筑使用功能的前提下, 也没有合适的位置布置全部钢支撑。因此, 经方案比选采用了附加黏滞流体阻尼器和屈曲约束支撑的消能减震结构方案。运用ETABS 结构分析软件, 建立三维有限元模型, 采用振型分解反应谱法对无控结构、附加黏滞流体阻尼器结构和同时附加黏滞流体阻尼器及屈曲约束支撑结构进行计算分析, 对比分析了3 种结构的动力特性和地震反应。最后, 采用时程分析法对振型分解反应谱法进行了补充计算。结果表明, 黏滞流体阻尼器降低了结构的地震反应, 而屈曲约束支撑降低结构地震反应的同时增加了结构刚度, 有效控制了结构的扭转效应。     

粘弹性消能支撑的试验研究

对空框架以及附加单向斜撑、小八字撑、小八字曲拐撑的4种结构进行自由振动试验和正弦稳态激振试验,比较这4种消能支撑的消能能力.在正弦稳态激振试验中,分别对这4种结构施加不同的柱端位移,测试其在不同频率下框架及阻尼器的力-位移滞回曲线,并进行比较分析.结果表明:附加粘弹性消能支撑后,结构整体刚度改变不大,阻尼有所增大;框架结构本身的消能能力有限;与单向斜撑和小八字撑相比,小八字曲拐撑有着较好的消能能力,更为有效地保护主体结构在地震中免遭破坏.     

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。     

组合减震装置在连体结构高空连廊中的应用

为了保证高层连体结构连廊在地震作用下的使用安全以及减小连廊和主体结构之间的相互作用,在某复杂高层的连廊与主体结构连接处设置了铅芯橡胶支座和速度型粘滞阻尼器的组合减隔震装置.对连体结构进行在多种地震组合作用下的动力时程分析,计算结果表明该支座和阻尼器的组合装置对连廊和主体结构具有良好的减震消能作用,并且增设了本隔震装置后连体结构的各项指标均能满足抗震设计的要求.     

金属连梁阻尼器在高层剪力墙结构的设计方法

目的研究金属连梁阻尼器在高层剪力墙结构的设计,解决在高层剪力墙结构连梁中如何合理的布置金属阻尼器的问题.方法使用钢剪切型阻尼器对某高层剪力墙结构进行消能减震设计,从减震原理出发,展现阻尼器如何通过为结构提供更大的附加阻尼比和影响结构的主振周期,进而降低结构的水平地震影响系数,实现显著降低结构在地震作用下的反应的过程,并对消能减震结构进行经济技术分析.结果阻尼器的设置增大了单位工程造价,但可使结构在地震下使用功能连续,虽然略增大造价,但保证了建筑物的安全及功能;基底剪力可减小13%～42%,最大层间位移角可减小15%～47%,倾覆力矩可减小32%～52%,保障了人民的人身安全和财产安全.结论通过计算无控结构在多遇地震下的层间位移以及结构待布置连梁位置处的内力,确定阻尼器的设计屈服位移和屈服力,并将阻尼器均匀的布设在每一层可大大降低结构的地震反应,为工程人员进行类似的高层剪力墙消能减震设计提供了经验和参考;阻尼器的设置虽然导致造价略有增加,但可显著的降低结构各项指标在地震作用下的反应.     

粘弹性阻尼器消能结构基于H2和H∞性能优化设计

基于H2和H∞性能对粘弹性阻尼器消能结构中阻尼器进行布置,具有一定的优化效果;而针对只有一个薄弱层或某一薄弱层突出的结构,将该层控制输出作为唯一的控制输出,消能减震效果将明显改观.利用Matlab中LMI工具箱和优化工具箱可以方便地确定阻尼器在结构中的优化位置及相应的数量.通过结构响应计算可以合理地选择所需阻尼器的数量.选用一栋10层混凝土框架结构对优化方法进行了验证,非线性时程分析结果表明了其优越性.     

联合消能减震结构设计方法与工程应用分析

分析了防屈曲支撑(BRB)与黏滞阻尼器(VD)联合消能减震原理,讨论该联合消能减震结构体系的设计方法,并基于分析结果给出联合消能减震结构的实用设计流程,根据该流程对一框架剪力墙结构进行BRB和VD的联合减震设计,并与单一使用BRB和单一使用VD的减震结构进行方案对比,对设计的BRB和VD联合减震结构进行弹性和弹塑性时程分析。结果表明:联合消能减震结构可同时取得较好的位移减震效果及地震剪力减震效果;BRB及VD各自分工明确且功能互补,BRB主要增加结构抗侧刚度,VD主要增加结构阻尼比;所设计联合消能减震结构在各水准地震作用下均能实现既定的抗震性能目标。     

近场地震作用下某高层建筑设置粘滞阻尼器的减震分析

高烈度地震区的高层建筑在近场地震作用下具有更大的损伤风险,而采用消能减震技术不仅可以降低高层建筑在地震作用下的风险,而且可以在整体上提高建筑的经济效益。本文以某高层建筑为例,通过采用粘滞阻尼器做消能减震设计,分析了该有控结构以及无控结构在近场地震作用下的响应,包括层间位移角、层剪力和结构的能量耗散。通过对比发现,在小震和大震作用下,结构的响应均得到有效控制。粘滞阻尼器耗散了大量的能量,降低了结构构件的损伤。近场地震作用的脉冲效应会使结构产生更大的响应,在设计时应适当调整阻尼器的参数。因此,消能减震设计可以作为高层建筑结构的一种有效解决方案。     

粘弹性阻尼器用于结构减震时的空间布置研究

以结构顶层各点在地震荷载的作用下的最大位移Smax和最大加速度acmax作为结构减震效果的评价函数，通过使用ansys软件研究了粘弹性阻尼器的空间布置对建筑结构减震效果的影响，得到粘弹性阻尼器较优的空间设置方案，使得在相同数目的粘弹性阻尼器的条件下，达到更好的减震效果．     

粘弹性阻尼器对高层建筑减震效果分析

利用粘弹性阻尼器经济性能、减震性能良好的特点,将其加入一不满足层间位移限值要求的高层建筑中,并利用工程分析软件SAP2000对其进行多遇地震作用下的减震效果分析,分析结果表明,阻尼器的加入使结构的动力特性发生了改变,并有效消减了结构的动力响应峰值,使结构的层间位移满足了规范要求。     

消能摇摆钢桁架框架结构抗震性能

为研究消能摇摆钢桁架-框架结构的抗震性能,使用OpenSees有限元软件对框架结构、支撑-框架结构、摇摆钢桁架-框架结构、消能摇摆钢桁架-框架结构进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,讨论了4种结构的刚度特征、动力响应及损伤分布.此外,建立4种具有不同柱脚形式和阻尼器类型的对比结构,用以研究柱脚形式和阻尼器类型对于结构抗震性能的影响.研究表明,消能摇摆钢桁架-框架结构具有良好的抗震性能;位移型阻尼器能够提高结构刚度和承载力、减震性能更优越,速度型阻尼器可以降低地震作用;底层框架柱脚采用铰接,可以降低地震作用,并减小底层框架柱的塑性损伤.     

粘滞耗能支撑框架弹塑性地震时程分析

利用粘滞阻尼器对工程结构进行减震是耗能减震方法中最有效的新型抗震技术之一。结构设计中通常是粘滞阻尼器与钢支撑串联形成粘滞耗能支撑，并将其附设于结构层框架柱之间。粘滞耗能支撑具有显著的耗能特性，可有效地减小建筑物的地震反应。本文结合一采用钢支撑进行抗震加固改造的工程实例，通过粘滞耗能支撑设计对原结构进行耗能减震研究，并进行了粘滞耗能支撑结构的弹塑性地震反应动力时程分析。     

大悬挑屋盖结构的风振控制设计方法

分析了风振条件下大跨度屋盖结构中悬挑竖向位移的控制方法,指出传统的模态应变能法因忽略阻尼器的耗能刚度部分可能产生较大误差,并对此给出了修正方法。推导了附加消能支撑的竖向控制力、等效刚度和等效耗能因子公式。根据上述方法和公式,对一大悬挑屋盖结构进行了风振控制设计。经实例应用说明,笔者提出的风振控制设计方法方便实用。     

速度型减震技术在抗震水准提高的改造工程中的应用

福州琅岐岛某酒店公寓楼改造为中学宿舍,抗震设防类别由标准设防(丙类)提升为重点设防类(乙类),采用黏滞阻尼器对其进行抗震加固.对加设黏滞阻尼器模型和传统加固模型进行了罕遇地震下的抗震验算,对结构层间位移角、楼层位移、楼层剪力、地震输入能量分布和结构构件损伤等进行抗震性能分析,以及经济性对比.采用黏滞阻尼器进行抗震加固能有效将位移控制在2～3倍的弹性层间位移角限值,大幅提高结构抗震超强能力,替代主体结构构件耗散50%～60%地震能量,减轻结构构件的损伤.加设阻尼器加固后的结构抗震性能明显优于传统的抗震加固方式,且大幅降低结构在改造加固中的工程造价(降低约30%),可作为类似工程的参考.     

板件弯剪屈服型耗能支撑钢框架结构抗震性能

为了研究板件弯剪屈服型耗能部件对钢框架结构抗震性能的影响,通过ABAQUS有限元分析软件建立了一系列带有板件弯剪屈服型耗能部件的双层单跨单斜支撑钢框架结构数值模型,探究了结构的破坏模式以及不同参数对结构的承载能力、耗能能力、支撑与支撑框架结构之间的承载力分配、耗能分配等抗震性能的影响规律。分析结果表明：板件弯剪屈服型耗能支撑钢框架结构主要依靠耗能部件的剪切板和弯曲板先后屈服进入塑性耗散能量;结构滞回曲线饱满,耗能性能良好;加载前期,主要由耗能支撑承担结构的水平承载力和能量耗散,加载中后期,梁与节点板相接的翼缘和柱脚外翼缘出现应力集中现象而进入塑性,耗能支撑的水平承载力和能量耗散占比逐渐降低,但仍大于50%。可见板件弯剪屈服耗能支撑能够较好地分担钢框架结构的承载力和能量耗散,可考虑应用于实际工程。     

多层屈曲约束斜撑钢框架静动力抗震设计

为简化多层钢框架结构在强震作用下的弹塑性时程分析,并从能量与层间位移的角度建立评价关系式,以屈曲约束支撑水平力分担率β为主要研究参数建立6个多层屈曲约束斜撑钢框架模型,对各模型静动力弹塑性分析结果进行比较研究。计算分析表明,当β为20%～60%时,各模型各层的层间位移、屈曲约束斜撑的的塑性变形能量分布以及层滞回曲线关系的静力分析值与弹塑性时程分析值基本吻合,其静力分析能够比较准确的评价强震作用下地震反应效应,其设计可采用修正底部剪力法。     

单自由度体系地震能量反应的计算

在地震中，结构吸收地震波输入的能量，并以阻尼耗能和滞回耗能的形式消耗能量。通过结构弹塑性地震反应分析的时程分析法，可以计算出结构地震总输入能及结构阻尼耗能和滞回耗能的时程曲线。这些曲线可以为结构抗震分析提供依据。简要介绍了计算单自由度体系弹塑性地震能量反应的基本过程，并以算例说明。     

高层建筑粘弹性阻尼器的优化设置

采用遗传算法（GA）来确定在被动控制高层建筑中每一层阻尼器合适的安装数量。根据阻尼器的耗能特性及建筑规范对抗震结构的要求来设计评价函数。其中选取了建筑物各层在整个反应时程加速度响应的方均根值、建筑物顶层位移响应的最大值、阻尼器的数量、及阻尼器的耗能情况来分别考虑高层建筑的震动控制、位移控制、经济性和各层阻尼器的工作性能。通过理论分析和仿真计算表明,用这种方法能得到一种在被动控制高层建筑中阻尼器分布的优化设置方案。