阻尼器相連結(jié)構(gòu)的動力特性和抗震性能研究.pdf

1、在社會高速發(fā)展的今天，建筑物建造得越來越高且距離又越來越近，城市里相鄰結(jié)構(gòu)隨處可見，連體建筑、雙塔和多塔建筑愈來愈多。隨著相鄰結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，研究者希望充分發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，利用結(jié)構(gòu)組合控制理論對這類結(jié)構(gòu)體系的組合及控制機(jī)理進(jìn)行分析和研究。通過合理調(diào)整各結(jié)構(gòu)參數(shù)及控制系統(tǒng)的參數(shù)，可以充分發(fā)揮這種相互作用和控制系統(tǒng)的作用，從而使聯(lián)合后體系的地震反應(yīng)得到最大程度的降低。相連結(jié)構(gòu)在地震作用下的控制問題具有重大意義。本文的研究目的

2、是在廣泛總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，把握這種新型結(jié)構(gòu)體系的研究現(xiàn)狀，針對現(xiàn)有研究中存在的不足，以對該種結(jié)構(gòu)體系抗震性能的深入研究為重點(diǎn)，做一些尚未進(jìn)行過的理論分析和數(shù)值試驗研究工作，進(jìn)一步完善對該類結(jié)構(gòu)體系的系統(tǒng)化研究，為其走向工程實用打下基礎(chǔ)。本文提出該類結(jié)構(gòu)控制體系(利用阻尼器相連結(jié)構(gòu))作為抗震設(shè)計可選的方法之一。本文以結(jié)構(gòu)控制為基礎(chǔ)，相連結(jié)構(gòu)為對象主要進(jìn)行了以下工作。對中國浦東干部學(xué)院主樓2號樓會議中心部分的鋼屋蓋-下

3、部房屋體系進(jìn)行了抗震性能分析和控制研究。該研究提出了以動力相似為基礎(chǔ)的簡化模型的方法，用通用有限元程序ANSYS對加裝阻尼器的簡化模型進(jìn)行時程分析，并以控制最大水平位移(下部最大位移增加不多的情況下減小上部最大位移)為目標(biāo)對阻尼器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。計算結(jié)果顯示，上下相連結(jié)構(gòu)中加裝優(yōu)化阻尼器可以非常顯著地減小上部鋼屋蓋的水平位移反應(yīng)，其結(jié)果提供了在工程設(shè)計中的實際可行性參考。并提出了用于此相連結(jié)構(gòu)實用阻尼器的設(shè)計。提出了在實際

4、結(jié)構(gòu)中優(yōu)化確定線性速度相關(guān)性阻尼器阻尼參數(shù)的實用方法。由于很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題通過單自由度或兩自由度結(jié)構(gòu)的特性，可以又簡單，又比較清楚地解釋，故在廣泛總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上介紹了兩個單自由度結(jié)構(gòu)體系利用粘彈性阻尼器相連時，在平穩(wěn)白噪聲激勵下阻尼器的優(yōu)化剛度和優(yōu)化阻尼系數(shù)的一般表達(dá)式；并探討了能量傳遞規(guī)律和子結(jié)構(gòu)參數(shù)對于控制效果的影響。首次對高度相差比較大的兩實際相連結(jié)構(gòu)利用阻尼器連接時的地震反應(yīng)控制方面進(jìn)行了深入研究。

5、利用天橋相連實際結(jié)構(gòu)的三維模型之間阻尼器設(shè)置在天橋所在位置。以控制較高的結(jié)構(gòu)頂層最大位移為目標(biāo)、直接積分法時程分析為手段，進(jìn)行了優(yōu)化計算；比較了各結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)(位移、速度、加速度、底部剪力等)，探討了不同阻尼系數(shù)和不同地震波對減震效果的影響。研究結(jié)果顯示：阻尼器的連接位置起非常重要的作用；位置設(shè)置不當(dāng)時，阻尼器對于控制頂層位移不太理想；阻尼器應(yīng)設(shè)置在最大位移處附近，這進(jìn)一步說明高度相差很大時阻尼器相連結(jié)構(gòu)的控制效果比較差。

6、研究還發(fā)現(xiàn)給定的阻尼值對于不同的地震波有著不同控制效果；這是因為不同的地震波有不同的頻譜成分，不同頻譜成分的地震激勵對不同動力特性的結(jié)構(gòu)也有著不同的響應(yīng)。不同動力特性的子結(jié)構(gòu)通過某種方式連接(無阻尼器)后，體系的動力特性不僅取決于相連子結(jié)構(gòu)和連接器本身的性能，而且還取決于它們之間的相互作用。相互作用的影響程度主要是取決于連接器的剛度以及連接方式。因此研究了此類結(jié)構(gòu)體系的動力特性隨著連接器剛度的變化規(guī)律。對于不同天橋剛度進(jìn)行的