含減振子結構的巨型框架結構體系減震分析和優(yōu)化.pdf

1、含減振子結構的巨型框架結構充分利用巨型框架結構由主、次結構共同組成的特點，在部分次框架（子結構）底層柱底和相連的主框架（主結構）梁之間設置隔震支座，子結構梁與相連的主結構柱之間設置耗能阻尼器，使整個子結構連同隔震支座和耗能阻尼器一起形成一個具有超大質(zhì)量塊的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)，可產(chǎn)生顯著的減震效果。目前針對這一結構體系減震效果和優(yōu)化研究還不夠深入，且對其減震優(yōu)化并沒有形成較成熟的設計方法。本文依托國家自然科學基金項目（“超高層巨型框

2、架減震結構體系地震能量分析和抗倒塌能力研究”、“含減振子結構的巨型框架結構抗震性能及功能可恢復研究”），通過利用簡化模型和精細有限元模型相結合的方式，分析了減振子結構數(shù)目、減振子結構布置方式、主、子結構頻率比、隔震支座阻尼系數(shù)對含減振子結構的巨型框架結構減震性能的影響，對于其在地震荷載下的減震優(yōu)化設計方法進行了研究。主要研究成果如下:
　　(1)為了對含減振子結構的巨型框架的減震性能進行初步的研究與優(yōu)化，針對典型巨型框架結構，建立

3、了合理的簡化模型并分析了上述子結構參數(shù)對整體結構減震性能的影響。結果表明:對于單減振子結構巨型框架，當主、子結構頻率比位于0.6～1.2之間時，結構均有一定的減震效果，且當頻率比為0.96時，減震效果最好;對于多減振子結構的巨型框架，其減震效果要優(yōu)于單減振子結構的巨型框架，且其減震效果對頻率比的敏感程度較小。
　　(2)為了對在多遇地震的彈性情況下，適合于工程實際的單減振子結構的巨型框架的減震性能進行進一步的研究，基于有限元軟件A

4、BAQUS建立和驗證精細化的巨型框架有限元模型，并在模型驗證的基礎上分析了主、子結構頻率比、隔震支座阻尼系數(shù)對單減振子結構的巨型框架減震性能的影響，得出最優(yōu)參數(shù)。分析表明:在彈性情況下，單減振子結構巨型框架減震效果主要與地震動持時有關，地震動持時越長，單減振子結構的減震效果越明顯。
　　(3)通過對比精細有限元模型和簡化模型分析所得結果可知，兩者分析結果有較高的吻合度，驗證了簡化模型的適用性和利用簡化模型進行結構減震性能初步優(yōu)化的

5、合理性。
　　(4)為了研究彈性分析中所得單減振子結構的巨型框架最優(yōu)參數(shù)在考慮彈塑性狀態(tài)的罕遇地震情況下的減震效果，基于接口程序開發(fā)了適合ABAQUS軟件中纖維梁單元的混凝土本構關系模型，并利用該本構模型建立和驗證了巨型框架彈塑性有限元模型。在模型驗證的基礎上，分析了結構罕遇地震的彈塑性情況下減震效果并與彈性分析所得結果進行比較。結果表明，在彈塑性狀態(tài)下，由于結構發(fā)生損傷，單減振子結構巨型框架減震效果有所減弱。
　　(5)上