基于时程分析方法的黏滞阻尼减震结构附加阻尼比计算研究

附设黏滞阻尼器后结构的附加阻尼比是进行减震结构设计的关键。基于目前计算附加阻尼比时应用得十分广泛的时程分析方法进行研究,首先从基本理论出发,分析基于特征向量法的快速非线性分析(FNA)方法、Ritz向量法的FNA方法、直接积分方法以及与3种计算方法对应的能量比法在附加阻尼比计算时所面临的主要问题及重要参数设置;然后通过一单自由度体系的振动台试验测试结果与各种计算方法的数值模拟结果进行对比分析,得到较为适合的附加阻尼比计算方法;最后将研究成果应用于实际工程结构,进一步验证所推荐方法和参数设置的正确合理性。研究旨在为今后广大一线减震设计工程师计算较为真实的附加阻尼比提供重要参考。

RC框架消能减震结构的地震易损性分析

消能减震结构在减震后需要进行减震结构损伤水平的评估以及结构可靠度和地震易损性的研究。文章以钢筋混凝土框架结构为研究对象,以黏滞阻尼器为消能减震装置,采用有限元分析软件ETABS建立消能减震模型并进行传统的小震作用下的弹性时程分析和基于增量动力分析的地震易损性分析,参考结构在不同强度的地震动作用下到达各极限状态的量化指标得到其对应的地震易损性概率,由此确定结构在不同地震动作用下处于各个不同性能水准下的失效概率。结果表明:在设置黏滞阻尼器之后,结构的抗震性能得到有效提升,可以满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的性能指标;同时,基于增量动力分析的地震易损性分析也可以为实际工程的减震设计、灾害评估和未来的地震损失预测提供简明有力的参考依据。

具有屈服后硬化刚度减震结构等效速度谱研究

具有屈服后硬化刚度减震结构的输入能计算中,等效速度谱一般通过改变结构阻尼比获得,这与实际不符,而不同的反应谱对输入能的计算精度影响较大。本文旨在构建综合考虑结构参数、场地类别和地震类型的等效速度谱,为相关减震结构能量设计提供参考。基于此,首先,建立了考虑屈服后硬化刚度影响的能量平衡方程及其运动方程,并构建了具有屈服后硬化刚度单自由度(single degree of freedom,SDOF)体系等效速度谱计算程序;其次,选取了不同场地类别和地震类型的120条地震记录,利用上述程序分析了屈服后硬化刚度、阻尼比、延性系数、场地类别和地震类型等五种因素对等效速度的影响规律;最后,利用数据拟合工具提出了综合考虑多因素影响的等效速度谱计算公式并与程序计算结果对比。研究表明:等效速度随硬化刚度系数的增大呈减小趋势,但对等效速度谱的下降段影响较小,同时,等效速度随延性系数和阻尼比增大也有减小趋势,但阻尼比影响更为显著。

配置粘滞阻尼器的消能减震结构的有限元分析

在某幼儿园建筑消能减震结构设计中设置了粘滞阻尼器。对消能减震结构进行有限元分析,结果表明:通过合理的阻尼器布置及参数选取,可为主体结构提供一定的附加阻尼比,从而有效减小结构整体层间位移角,增加结构安全储备;同时可以有效减小主体结构地震响应,从而降低梁柱构件截面尺寸及配筋,更好地适应建筑使用功能要求。

高烈度区设置摩擦阻尼器等效刚度及减震结构附加阻尼比取值研究

以某高地震烈度区住宅工程为背景,结构形式为剪力墙结构,并在X、Y两个主轴方向设置连梁阻尼器进行消能减震结构设计,由于连梁阻尼器的非线性属性,对消能减震结构进行动力时程反应分析,重点介绍了连梁阻尼器等效刚度及减震结构附加阻尼比的计算步骤及取值方法建议。为了后续施工图设计阶段的便捷,提出采用等效模型振型分解反应谱法的计算分析。结果表明,通过能量消耗原理计算的连梁阻尼器等效刚度及减震结构附加阻尼比的取值方法合理可行,等效模型和真实非线性模型相似度高且偏于安全。利用振型分解反应谱法计算分析的等效结构各种计算指标和结果均满足规范要求,说明采用等效结构进行结构配筋设计是安全可靠的。最后,对消能减震结构进行了大震弹塑性分析,通过滞回曲线看到连梁阻尼器在提供抗侧刚度的同时耗能明显,有效保护了主体结构构件的损伤,且大震弹塑性位移角满足规范相应要求。

套筒灌浆连接装配式消能减震结构抗震性能研究

为解决装配式建筑节点抗震问题,以山东省青岛市某装配式多层办公楼为研究对象,运用数值模拟的方法建立了套筒灌浆连接装配式屈曲约束支撑计算模型,考虑了不同地震波输入的影响,分析结构层间位移角、层间剪力等抗震性能参数的变化规律。结果表明:3种不同地震波作用下,装配式结构X向的层间位移角随着楼层高度的增加均表现为非线性单调增加后减小的规律,层间位移角峰值出现在约12m高度处;装配式结构Y向的层间位移角随着楼层高度的增加均表现为“双峰”特征,在楼层高度约为12m和31m的位置出现极大值,而在24m的位置出现极小值;结构层间位移角在两个方向的不一致性,使得结构呈现出显著的扭曲受弯趋势;随着楼层高度的增加,装配式框架柱在X向、Y向上的剪力变化规律均呈现明显的单调非线性减小趋势,在建筑物第一层的剪应力值最大,在相同的建筑高度位置处,框架柱层间剪力按照工况A、工况B和工况C的顺序逐步增加。

黏滞消能减震结构动力响应参数分析

采用NewMark-β法假定,推导了设置非线性黏滞消能器结构的时程分析公式。对设置非线性黏滞消能器的单自由度体系输入简谐波和EL地震波。对SDOF体系减震效果的进行了分析和参数对比。最后根据设计经验提出参数建议。

近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器减震结构能量分布与耗散研究

为研究近断层脉冲型地震动对黏滞阻尼器减震结构抗震性能的影响,从结构在地震动作用下的能量分配与耗散机制角度进行探讨分析。基于结构能量平衡原理,利用MATLAB软件编写减震结构能量响应求解程序,利用该程序计算分析减震结构与无控结构在不同近断层脉冲型地震动作用下的能量分布特点,并分析减震结构在近断层非脉冲型和脉冲型地震动作用下的能量分布与结构变形的差异性,进一步揭示脉冲周期T_(p)对减震结构塑性耗能分布的影响规律。研究结果表明,在不同近断层地震动作用下,附设黏滞阻尼器的减震结构表现出了不同的减震效果,其塑性变形程度受结构自振周期与脉冲周期之比的影响较显著。当结构在遭遇地震之前的基本周期与脉冲周期之比T_(0)/T_(p)接近于1时,结构因共振效应导致其塑性变形显著增大,其地震损伤程度较严重;当T_(0)/T_(p)远大于1,或当T_(0)/T_(p)小于1且结构在遭遇地震之后的基本周期与脉冲周期之比T1/T_(p)同时远小于1时,减震结构可避开共振频段,其塑性变形显著减小,且在近断层脉冲型地震动作用下的抗震性能得到提高。

四川省减震结构时程分析中的输入地震记录选取

针对目前四川省减震设计中时程分析结果离散性较大的问题,在对《四川省建筑消能减震技术标准》编制过程中,建议设置一组具有地方区域特性的天然地震动加速度时程记录,将其作为设计人员设计完成后进行结果验算校核的地震动输入,以降低减震结构设计中人为选择地震动的随意性,提高地方减震标准执行的实际价值。文章对比了国家规范选波和全频段选波的方法,从PEER地震数据库按相同的减震设计目标选取地震动,并利用全频段选波的方法从中国地震局的四川地区地震动记录库筛选地震动,把三类地震动输入相同的减震结构进行时程分析。对比结构响应及其变异系数(Cv),结果表明:四川组地震动时程输入下结构层间位移角离散性较小,结构响应稳定,所选择的四川地震动时程集可作为四川省减震设计验算参考波库。

建筑减震结构分析的层间剪力校准系数法

我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)推荐采用考虑附加阻尼比和附加刚度的振型分解反应谱法进行建筑减震结构地震作用效应分析。但附加阻尼比和附加刚度的确定存在近似性,亟待发展高效准确的减震结构分析方法。以减震结构为研究对象,建立了减震结构地震响应的时域显式表达式,实现了非线性减震装置恢复力(阻尼力)的快速迭代计算。结合蒙特卡罗模拟,通过地震响应平均峰值的计算获得了统计上准确的结构层间剪力,并将其与规范反应谱法得到的层间剪力进行对比,进而获得了各楼层的层间剪力校准系数,采用该校准系数对规范反应谱法计算得到的各楼层构件内力进行了调整。最后,针对三个建筑减震结构,分别采用层间剪力校准系数法和规范反应谱法进行地震响应分析,验证了层间剪力校准系数法在减震结构地震作用效应计算方面的高效性和准确性。

采用不同减震结构体系的RC框架结构地震易损性分析

采用消能减震技术能有效提高结构的抗震性能,而不同减震结构体系减震效果不同。为了评估不同减震结构体系下的抗震性能,本文以某6层RC框架结构为研究对象,采用基于增量动力分析法的地震易损性分析方法,分别研究了增设防屈曲约束支撑、软钢阻尼器、粘滞阻尼器3种不同减震结构体系的抗震性能。研究结果表明:在同一减震目标下,3种不同的减震结构体系均能有效控制结构的地震响应,其中防屈曲约束支撑结构在不同损伤状态下的超越概率最小,抗倒塌储备系数最大,说明该阻尼器的控制效果最佳,其次是软钢阻尼器,最后是粘滞阻尼器。

昆明五华吾悦广场消能减震结构设计

昆明五华吾悦广场地上5层,地下2层,8度设防,混凝土框架结构,并采用了以屈曲约束支撑(BRB)为消能器的减震技术。先阐述了结构布置和BRB布置,然后介绍为达到性能目标进行了小震反应谱和时程分析、大震弹塑性时程分析。结构各项性能均能满足规范要求,BRB在罕遇地震作用下发挥了良好的耗能能力,对结构主体起到了保护作用。由于楼板中部开洞较多,为考虑楼板平面内变形对结构的影响,在计算时采用弹性楼板,并且对比了YJK和SAP2000两种软件的计算结果。对超长结构进行温度作用分析,保证了主体结构满足规范以及BRB在温度作用下不屈服。

高地震烈度区设置连梁阻尼器消能减震结构设计与分析

结合某高地震烈度区实际工程,对设置连梁阻尼器的剪力墙结构进行消能减震计算分析。分析表明,消能减震结构比常规抗震结构在地震作用下的基底剪力减小了约16%~18%,倾覆力矩减小了约20%,最大层间位移角减小了约18%~24%;且设置连梁阻尼器后,连梁剪力得到合理控制,解决了小震作用下非减震结构大量连梁剪压比超限的问题,使连梁具有足够的承载力和延性。其次,采用动力时程反应分析对消能减震结构的附加阻尼比进行了计算分析并验证,证明消能减震结构的附加阻尼比取用3%比较合理且偏于安全。再次,对消能减震结构进行了大震弹塑性分析并考虑双向地震作用,通过滞回曲线看出连梁阻尼器在提供抗侧刚度的同时耗能明显,有效保护了主体结构构件的损伤,且大震弹塑性位移角满足规范相应要求。最后,对连梁阻尼器连接的设计提出了建议。

黏滞阻尼器钢框架减震结构非线性反应探析

针对黏滞阻尼器钢框架减震结构,采用Midas对结构进行7度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比普通钢框架抗震结构弹塑性时程分析的结构响应,评价黏滞阻尼器钢框架减震结构抗震性能。研究结果表明:黏滞阻尼器钢框架减震结构在罕遇地震下,最大层间位移角小于1/50的限值,其时程位移及加速度响应均小于普通钢框架抗震结构,黏滞阻尼器钢框架减震结构拥有更加良好的地震耗能能力。同时,对三种不同布置形式的黏滞阻尼器钢框架减震结构进行弹塑性时程分析,得出黏滞阻尼器平行或对称布置,可发挥最大抗震效应的结果。

屈曲约束支撑减震结构的抗连续倒塌性能研究

以云南省某图书馆项目为例,采用拆除构件法对设置屈曲约束支撑阻尼器的减震结构和原结构的抗连续倒塌性能进行了研究。结果表明:框架柱失效对抗连续倒塌性能的影响程度为角柱﹥长边中柱﹥中柱﹥短边中柱,角柱失效时,整体结构的抗连续倒塌性能最差;阻尼器的存在改善了剩余结构的内力分布,增强了结构抗连续倒塌时的延性;阻尼器宜尽量布置于房屋角部、建筑长短边中部及楼梯框柱处,以获得较好的抗连续倒塌性能。

框架-剪力墙减震结构优化设计

建筑结构是建筑的重要组成部分,随着建筑工程的不断发展,人们对建筑结构的质量和性能提出了更高的要求。在现代建筑中,框架-剪力墙结构是一种常用的建筑结构,如何对其进行优化设计,从而提高建筑质量和性能成为当前研究的重点。本文以某住宅小区为例,结合减震结构设计的具体要求,在减震结构设计过程中,通过阻尼器优化布置措施,实现了框架-剪力墙结构的优化设计,从而为以后类似工程提供了参考。

多维度地震激励下大跨度新型加油站减震结构的动力响应

为了研究附加黏滞阻尼器的大跨度新型加油站结构的耗能减震性能,文章采用非线性时程分析方法研究了新型加油站减震结构和新型加油站无阻尼器结构在多维度地震动激励下的动力响应,利用结构顶部的位移响应和柱底的剪切响应分析结构的弹塑性破坏情况与残余位移。研究结果表明:采用剪刀支撑安装的黏滞阻尼器的减震系统,对新型加油站结构具有良好的位移控制效果和减震效果,在大震作用下的消能减震特性优于中震作用下的消能减震特性。

附加黏滞阻尼器减震结构实用设计方法研究

黏滞阻尼器近年来在结构减震控制中得到广泛应用,但面向黏滞阻尼减震结构的设计方法仍有待补充和完善。基于此,探讨和提出了一种针对附加黏滞阻尼器减震结构的实用设计方法,主要内容包括分析了黏滞阻尼减震的基本原理和力学模型,从主体结构与附加消能部件分开设计的思路着手给出了具体的设计流程和内容框架,列出了消能部件方案设计及性能参数配置的计算公式。最后,结合一个工程实例,引入日本JSSI Manual中黏滞阻尼减震结构设计方法进行了对比分析和论证,结果表明该实用减震设计方法对于结构各楼层地震响应控制得比较均匀,如此有助于改善结构薄弱层状况,而通过减震结构的强度、变形验算也表明该实用方法能很好地契合现有抗震设计规范,可应用于黏滞阻尼减震结构设计中,以满足不同地震风险下的减震控制目标和需求。

论粘滞阻尼减震结构及其抗震设计方法

基于结构控制中的基本概念 ,详细介绍了粘滞阻尼器的构造、滞回特性、计算模型、计算方法和布置原则 ,具体地提出了阻尼减震结构的抗震设防目标和抗震设计方法。旨在对阻尼减震结构抗震设计技术的进步及其在今后工程中的推广应用起到一定的促进作用。

粘滞阻尼器减震结构的非线性动力分析

基于结构空间杆系-层模型,推导了粘滞阻尼器减震结构的附加阻尼矩阵、动力平衡方程和相对能量方程。在高层建筑结构动力分析程序HBTA中增加对粘滞阻尼器减震结构的非线性动力分析。通过具体算例,验证了本文所建议动力分析方法的正确性,并考察了粘滞阻尼器对结构的减震效果。HBTA程序可以反映结构构件和粘滞阻尼器的内力和变形。对同时包含位移相关非线性和速度相关非线性的结构动力分析做了有益尝试。