新型黏彈性阻尼墻的試驗(yàn)研究.pdf

1、黏彈性阻尼器是一種有效的被動(dòng)控制方法，由于該裝置具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、性能可靠、造價(jià)低以及耐久性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此是一種具有廣泛應(yīng)用前景的耗能裝置。從目前的研究成果來(lái)看，應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的黏彈性阻尼材料最初到現(xiàn)在一直都來(lái)自于航空航天領(lǐng)域，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)用材料的專門(mén)研究鮮于報(bào)道，存在材料的損耗因子偏小、應(yīng)用頻率偏高及與材料使用環(huán)境的符合程度不高等問(wèn)題;并且黏彈性阻尼裝置的傳統(tǒng)對(duì)角撐類（如斜撐式、人字撐式等）安置方式由于不能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)物層間相對(duì)位

2、移而使得阻尼器的消能效果受到不同程度的制約，放大式支撐形式（如肘節(jié)式、剪刀式、纜索-阻尼器式等）的安置形式較為復(fù)雜，增大了施工難度，亦不便推廣應(yīng)用。因此，開(kāi)展黏彈性阻尼材料阻尼性能改性研究、設(shè)計(jì)一種既考慮建筑功能又能提供大阻尼大剛度的墻式黏彈性阻尼裝置勢(shì)在必行。本文所完成的主要工作和取得的主要成果包括:
　　1、進(jìn)行了黏彈性阻尼材料改性試驗(yàn):(1)圍繞著制備建筑用阻尼材料，采用無(wú)機(jī)小分子雜化、橡膠與塑料共混方法，利用損耗因子/阻尼

3、溫域的阻尼性能評(píng)價(jià)體系，成功制備出高損耗因子、大阻尼溫域的丁腈橡膠/石墨粉聚合物;(2)采用長(zhǎng)鏈聚合物共混方法，利用LA/TA的阻尼性能評(píng)價(jià)體系，制備了丁腈橡膠/聚降冰片烯聚合物等高LA值的黏彈性阻尼材料;(3)對(duì)共混物進(jìn)行了拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、邵氏硬度等基本物理性能試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)可滿足材料在黏彈性耗能裝置構(gòu)件中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
　　2、研究了黏彈性阻尼材料四參數(shù)M|K力學(xué)模型:(1)由經(jīng)典Maxwell模型和Kevin模型進(jìn)行并聯(lián)，推

4、導(dǎo)出了四參數(shù)M|K力學(xué)模型;(2)通過(guò)動(dòng)態(tài)頻率掃描試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)溫度掃描試驗(yàn)得到的材料在指定溫度域(0℃～40℃)和頻率域(1.6 Hz～100 Hz)的儲(chǔ)能模量和損耗模量特性，評(píng)估了提出的四參數(shù)M|K本構(gòu)模型。評(píng)估結(jié)果表明，該模型在較少的模型參數(shù)條件下，較為準(zhǔn)確的模擬了儲(chǔ)存模量和損耗模量的變化趨勢(shì)，并可得到參與模型功能的各個(gè)元件的力學(xué)參數(shù)值，在描述該材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性方面是比較成功的，可用于該新型材料的黏彈力學(xué)性能的模擬和分析。
　

5、　3、研究了短軸向剪切加載模式下的超大型“5+4”式黏彈性阻尼墻力學(xué)性能:(1)進(jìn)行了黏彈性阻尼墻用阻尼材料的頻率掃描試驗(yàn)，較為精確的表述了黏彈性阻尼墻的溫度相關(guān)性;(2)由黏彈性阻尼墻力學(xué)試驗(yàn)得出的滯回曲線分析了最大阻尼力、儲(chǔ)存剛度、損耗剛度、損耗因子、剪切損耗模量、剪切儲(chǔ)存模量、等效阻尼系數(shù)的頻率相關(guān)性和位移幅值相關(guān)性。結(jié)果表明，黏彈性阻尼材料在頻率掃描試驗(yàn)下得出的基本力學(xué)性能曲線可更直觀地反應(yīng)黏彈性阻尼墻隨溫度的變化規(guī)律;得出的損

6、耗因子與黏彈性阻尼墻在短軸向剪切加載模式下的損耗因子僅有微小差異，說(shuō)明本文設(shè)計(jì)的“5+4”式黏彈性阻尼墻構(gòu)件在短軸向剪切加載模式下可以較好的發(fā)揮黏彈性阻尼材料的阻尼性能。
　　4、研究了黏彈性阻尼墻對(duì)四層縮尺鋼框架的減震特性:(1)進(jìn)行了黏彈性阻尼墻鋼框架減震結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，研究了黏彈性阻尼墻對(duì)四層鋼框架結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)影響，得到了黏彈性阻尼墻對(duì)結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)、加速度響應(yīng)的減震效果;(2)研究了黏彈性阻尼墻五種組合模式在EL cent

7、ro波下對(duì)鋼框架各層的最大層間位移、最大加速度的影響效果;(3)建立了減震結(jié)構(gòu)的仿真模型，對(duì)比分析了仿真計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的一致性。結(jié)果表明:在700 gal地震作用下，黏彈性阻尼墻減震結(jié)構(gòu)的每層最大加速度都得到了大幅衰減，并使無(wú)控條件下超過(guò)規(guī)范值的層間位移得到了有效的控制，除EL波的2～4層外，黏彈性阻尼墻對(duì)于控制首層中點(diǎn)位移反應(yīng)的效果比控制加速度反應(yīng)的效果要好。1234式黏彈性阻尼墻對(duì)鋼框架的位移、加速度控制效果最好;SAP2000