新型肘節(jié)式耗能支撐體系抗震性能研究.pdf

1、普通鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)阻尼比與混凝土結(jié)構(gòu)相比要小很多,只能依靠出現(xiàn)較大側(cè)移后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性變形耗散振動能量.提高鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震性能的有效途徑之一是在鋼結(jié)構(gòu)中設(shè)置附加耗能裝置以提高結(jié)構(gòu)體系的阻尼比.這方面的現(xiàn)有研究和應(yīng)用普遍存在著結(jié)構(gòu)變形較大時才能充分發(fā)揮阻尼器作用的不足.肘節(jié)式支撐體系將耗能裝置安裝在肘節(jié)附近,耗能裝置處的變形可以遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的層間變形,可以在結(jié)構(gòu)變形較小的條件下使耗能裝置發(fā)揮明顯的耗能作用.國外對于時節(jié)式支撐體系的現(xiàn)有研究是基于

2、解決剛性結(jié)構(gòu)耗能減震的難題,附加線性粘滯阻尼器,增加結(jié)構(gòu)阻尼,不增加或少增加結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度.本課題對肘節(jié)式耗能支撐體系的研究立意于附加位移相關(guān)型阻尼器,在增加結(jié)構(gòu)阻尼的同時增加結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度,結(jié)構(gòu)消能減震效果顯著.本課題首先分析比較了鋼框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)有的幾種耗能支撐體系,提出一種無受彎桿件的反肘節(jié)上部耗能支撐形式和一種雙X型軟鋼阻尼器.然后,按小變形和大變形兩種情況,詳細(xì)分析了各種肘節(jié)式耗能支撐體系中阻尼器兩端相對位移與鋼框架側(cè)移之間復(fù)雜的

3、非線性關(guān)系,論證了線性阻尼器傳至框架上的力被同樣的放大系數(shù)放大.接著,通過附加軟鋼阻尼器和摩擦阻尼器,對肘節(jié)式支撐體系阻尼特征與位移放大系數(shù)和阻尼器參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,能夠獲得較大位移放大系數(shù)的支撐形式對增加結(jié)構(gòu)的附加阻尼比非常有效.隨后,采用非線性時程分析方法對設(shè)置人字形和不同肘節(jié)式耗能支撐的鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震響應(yīng)分析,結(jié)果表明,肘節(jié)式耗能支撐能滿足鋼框架抗震設(shè)計(jì)的不同性能要求.由于肘節(jié)式支撐采用新的機(jī)理放大位移,本課

4、題通過大量的數(shù)值計(jì)算對肘節(jié)式支撐附加位移相關(guān)型阻尼器的參數(shù)影響進(jìn)行了分析,說明位移放大系數(shù)對結(jié)構(gòu)位移和基底剪力減震效果的影響非常明顯;阻尼器第二剛度系數(shù)對結(jié)構(gòu)位移減震效果的影響較大,對基底剪力減震效果的影響不大;位移放大系數(shù)較大時,肘節(jié)式耗能支撐體系在彈性小幅振動下也能起制振作用;位移放大系數(shù)一定時,在附加阻尼器屈服位移和初始剛度的較大范圍內(nèi),肘節(jié)式支撐體系的基底剪力是減小的.最后,基于非線性時程分析的結(jié)果,用Fortran95計(jì)算機(jī)語