設(shè)置軟鋼阻尼器的鋼框架消能減震性能研究.pdf

1、本研究針對(duì)設(shè)置軟鋼阻尼器中高層鋼框架的消能減震性能，以設(shè)計(jì)的兩個(gè)鋼框架模型為基礎(chǔ)，將其簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)系模型，利用Fortran語言編制了非線性時(shí)程分析法程序，通過調(diào)整阻尼器的參數(shù)（位置、數(shù)量、型號(hào)）和結(jié)構(gòu)樓層的屈服位移，對(duì)大量的消能減震體系進(jìn)行了非線性時(shí)程分析。主要內(nèi)容如下： 1．固定結(jié)構(gòu)模型，改變阻尼器的參數(shù)，研究了多種消能減震體系在不同輸入地震動(dòng)作用下的非線性動(dòng)力特性，包括層間最大位移角、最大位移、最大速度、最大加速度隨樓層的變

2、化規(guī)律，同時(shí)分析了阻尼器設(shè)置數(shù)量與消能減震體系的塑性滯回耗能、輸入能的關(guān)系。主要結(jié)論有：①層間最大位移角和最大位移隨著阻尼器數(shù)量的增多而減小，最大加速度同時(shí)受輸入地震動(dòng)的影響；②層間最大位移角的減震效果好于最大位移的減震效果，這一特性并不依賴于具體的輸入地震波，最大速度、層間最大剪力的減震效果依賴具體的輸入地震波；③消能減震體系的輸入能量和塑性能幅值關(guān)系強(qiáng)烈依賴于具體的輸入地震波；④消能減震體系的幅值關(guān)系與具體的輸入地震波無關(guān)，其值隨著

3、阻尼器數(shù)量的增加而遞增，并且最終會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)上限值；⑤相鄰無控樓層的層間最大位移角隨著阻尼器數(shù)量的增多而放大；⑥設(shè)置阻尼器后，塑性滯回耗能由結(jié)構(gòu)的薄弱樓層向有控樓層轉(zhuǎn)移，且大部分能量由阻尼器耗散。 2. 引入阻尼器等效剛度的概念，將兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系起來。在定義了動(dòng)力響應(yīng)值減震率的基礎(chǔ)上，考察了層層設(shè)置阻尼器時(shí)，動(dòng)力響應(yīng)值減震率同阻尼器等效剛度、原結(jié)構(gòu)樓層初期剛度比值的關(guān)系，給出了相關(guān)的近似公式。結(jié)果表明：當(dāng)阻尼器的附加剛度

4、使結(jié)構(gòu)樓層保持在彈性狀態(tài)左右時(shí)，用該方法分析不同結(jié)構(gòu)模型層間最大位移角減震效果的離散程度較小，即不同結(jié)構(gòu)模型的 曲線很接近，可以用一條均值曲線去近似。 3. 將樓層剪力和阻尼器剪力分開研究?？疾炝司植吭O(shè)置阻尼器時(shí)，多種工況下，不同動(dòng)力響應(yīng)值減震效果的變化規(guī)律及其影響因素，特別研究了設(shè)置阻尼器前后結(jié)構(gòu)樓層剪力的減震效果；討論了層層設(shè)置阻尼器時(shí)，樓層塑性滯回耗能和阻尼器塑性滯回耗能與阻尼器設(shè)置數(shù)量之間的一些特性，用能量平衡的觀點(diǎn)解釋

5、了軟鋼阻尼器的耗能減震機(jī)理。結(jié)果表明：①層層設(shè)置阻尼器時(shí)，阻尼器數(shù)量越多，同一樓層處的 值越大，即由樓層承受的剪力越少，減震效果越明顯；②局部樓層設(shè)置阻尼器時(shí)，阻尼器數(shù)量越多，無控樓層的 一般會(huì)越小，即無控樓層的最大剪力一般會(huì)增大,表明阻尼器過大的附加剛度會(huì)造成無控樓層剪力的增加；③無控樓層的剪力和未設(shè)置阻尼器的原結(jié)構(gòu)相比，多數(shù)樓層放大；④當(dāng)阻尼器為結(jié)構(gòu)提供的附加剛度使樓層保持在彈性狀態(tài)時(shí)，層間最大位移角和樓層最大剪力的減震率曲線很接近

6、；⑤層層設(shè)置阻尼器時(shí)，阻尼器數(shù)量越多，樓層所消耗的塑性滯回耗能越少，阻尼器的塑性滯回耗能隨之增多，但并不等比例遞增，而是遞增的幅度在不斷降低。 4．在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)樓層的屈服位移，固定阻尼器的設(shè)置數(shù)量和位置（層層設(shè)置），研究了阻尼器和樓層的屈服位移比與動(dòng)力響應(yīng)值之間的變化規(guī)律。結(jié)果表明：①絕大多數(shù)樓層的層間最大位移角隨 值的增大而減少；② 值減小時(shí)，各個(gè)樓層阻尼器的最大剪力 相差越來越小；③ 一定時(shí)，值和輸入

7、地震動(dòng)對(duì)最大位移均有影響；④ 一定時(shí)，值越大，最大速度越小；⑤ 值一定時(shí)，越大，最大速度越大；⑥ 一定的情況下，值越小，越大，越小，即阻尼器的塑性滯回耗能越多，樓層的塑性滯回耗能越少。 5．最后，本研究運(yùn)用平面桿系模型的非線性時(shí)程分析結(jié)果，和質(zhì)點(diǎn)系模型做了對(duì)比，研究了不同模型之間計(jì)算結(jié)果的異同點(diǎn),驗(yàn)證了自編程序的正確性，初步分析了相關(guān)的原因：①分析模型精確程度；②側(cè)向力分布模式：③編程思路；④恢復(fù)力模型、積分步長(zhǎng) 以及輸入地震動(dòng)