文档介绍：江苏科技大学
硕士学位论文
设置软钢阻尼器的钢框架消能减震性能研究
姓名:方鹏凯
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:臧秀平
20080101
大摘要
设置软钢阻尼器的钢框架消能减震性能研究
大摘要
本研究针对设置软钢阻尼器中高层钢框架的消能减震性能,以设计的两个钢框架
模型为基础,将其简化为质点系模型,利用 Fortran 语言编制了非线性时程分析法程
序,通过调整阻尼器的参数(位置、数量、型号)和结构楼层的屈服位移,对大量的
消能减震体系进行了非线性时程分析。主要内容如下:
,改变阻尼器的参数,研究了多种消能减震体系在不同输入地震
动作用下的非线性动力特性,包括层间最大位移角、最大位移、最大速度、最大加速
度随楼层的变化规律,同时分析了阻尼器设置数量与消能减震体系的塑性滞回耗能、
输入能的关系。主要结论有:①层间最大位移角和最大位移随着阻尼器数量的增多而
减小,最大加速度同时受输入地震动的影响;②层间最大位移角的减震效果好于最大
位移的减震效果,这一特性并不依赖于具体的输入地震波,最大速度、层间最大剪力
的减震效果依赖具体的输入地震波;③消能减震体系的输入能量和塑性能幅值关系强
烈依赖于具体的输入地震波;④消能减震体系λ的幅值关系与具体的输入地震波无关,
其值随着阻尼器数量的增加而递增,并且最终会稳定在一个上限值;⑤相邻无控楼层
的层间最大位移角随着阻尼器数量的增多而放大;⑥设置阻尼器后,塑性滞回耗能由
结构的薄弱楼层向有控楼层转移,且大部分能量由阻尼器耗散。
2. 引入阻尼器等效刚度的概念,将两个不同的结构模型联系起来。在定义了动力
响应值减震率的基础上,考察了层层设置阻尼器时,动力响应值减震率同阻尼器等效
刚度、原结构楼层初期刚度比值的关系,给出了相关的近似公式。结果表明:当阻尼
器的附加刚度使结构楼层保持在弹性状态左右时,用该方法分析不同结构模型层间最
大位移角减震效果的离散程度较小,即不同结构模型的Ψ−η曲线很接近,可以用一条
均值曲线去近似。
3. 将楼层剪力和阻尼器剪力分开研究。考察了局部设置阻尼器时,多种工况下,
不同动力响应值减震效果的变化规律及其影响因素,特别研究了设置阻尼器前后结构
楼层剪力的减震效果;讨论了层层设置阻尼器时,楼层塑性滞回耗能和阻尼器塑性滞
回耗能与阻尼器设置数量之间的一些特性,用能量平衡的观点解释了软钢阻尼器的耗
能减震机理。结果表明:①层层设置阻尼器时,阻尼器数量越多,同一楼层处的δ值
越大,即由楼层承受的剪力越少,减震效果越明显;②局部楼层设置阻尼器时,阻尼
器数量越多,无控楼层的δ一般会越小,即无控楼层的最大剪力一般会增大,表明阻尼
器过大的附加刚度会造成无控楼层剪力的增加;③无控楼层的剪力和未设置阻尼器的
大摘要
原结构相比,多数楼层放大;④当阻尼器为结构提供的附加刚度使楼层保持在弹性状
态时,层间最大位移角和楼层最大剪力的减震率曲线很接近;⑤层层设置阻尼器时,
阻尼器数量越多,楼层所消耗的塑性滞回耗能越少,阻尼器的塑性滞回耗能随之增多,
但并不等比例递增,而是递增的幅度在不断降低。
,通过调整结构楼层的屈服位移,固定阻尼器的设置
数量和位置(层层设置),研究了阻尼器和楼层的屈服位移比与动力响应值之间的变化
规律。结果表明:①绝大多数楼层的层间最大位移角随µ 值的增大而减少;②µ 值减
小时,各个楼层阻尼器的最大剪力 Qd 相差越来越小;③κ一定时, µ 值和输入地震动
对最大位移均有影响;④κ一定时, µ 值越大,最大速度越小;⑤µ 值一定时,κ越
大,最大速度越大;⑥κ一定的情况下, µ 值越小, Ed 越大, Es 越小,即阻尼器的塑
性滞回耗能越多,楼层的塑性滞回耗能越少。
,本研究运用平面杆系模型的非线性时程分析结果,和质点系模型做了对
比,研究了不同模型之间计算结果的异同点,验证了自编程序的正确性,初步分析了相
关的原因:①分析模型精确程度;②侧向力分布模式:③编程思路;④恢复力模型、
积分步长∆t 以及输入地震动等因素。
关键词:消能减震;软钢阻尼器;质点系模型;时程分析法;减震效果;塑性滞回能
摘要
设置软钢阻尼器的钢框架消能减震性能研究
摘要
本研究针对设置软钢阻尼器中高层钢框架的消能减震性能,以设计的两个钢框架
模型为基础,将其简化为质点系模型,利用 Fortran 语言编制了非线性时程分析法程
序,通过调整阻尼器的参数(位置、数量、型号)和结构楼层的屈服位移,对大量的
消能减震体系进行了非线性时程分析。主要内容如下:
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