装配式减震节点转动型阻尼器抗震性能及恢复力模型研究

提出一种可用于预制装配式结构中梁柱连接和耗能的转动型阻尼器——扭转钢管阻尼器。设计了5个不同参数的扭转钢管阻尼器试件并对其进行了拟静力低周往复加载试验,结果表明:试件整体绕销轴发生转动变形,具有良好的转动变形能力,极限转角均在0.06 rad以上,延性系数均大于规范要求的4.0;试件的滞回曲线饱满,具有明显的等向强化特征,等效黏滞阻尼系数达到0.5左右,具有良好的耗能能力;试件的壁厚和外径越大、有效管长越小,其转动强度越大;试件在等幅循环加载下各项疲劳性能指标基本在±15%的规范要求内,具有良好的抗疲劳性能。在此基础上,对Bouc-Wen模型进行改进以模拟阻尼器的滞回行为,采用量子粒子群算法对试验滞回曲线进行了参数识别,识别结果表明改进Bouc-Wen模型能更好地适应试件的等向强化特性,具有比Bouc-Wen模型更高的模拟精度,可用于整体结构的抗震分析计算。

新型开槽式防屈曲耗能支撑力学模型研究及应用

采用双线性模型模拟新型开槽式防屈曲耗能支撑的滞回性能,在此基础上,应用PERFORM 3D软件对布置新型开槽式防屈曲耗能支撑结构和无支撑结构进行多遇地震和罕遇地震作用下的非线性时程分析,研究结果表明:双线性模型模拟的滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好,分析时采用双线性模型模拟阻尼器的滞回性能是可行的;在罕遇地震作用时新型开槽式防屈曲耗能支撑能吸收较多的地震输入结构能量,减小结构构件产生塑性变形,保护主体结构安全。

新型框架阻尼填充墙的设计与分析

根据框架填充墙的破坏情况和粘弹性阻尼器耗能机理,提出了改善框架填充墙抗震性能的新方案—新型框架阻尼填充墙。采用ABAQUS有限元软件对新型框架阻尼填充墙进行了仿真分析。结果表明:新型框架阻尼填充墙与普通框架填充墙相比,混凝土框架、钢筋、墙体的最大应力都有所降低,耗能系数有所提高。新型阻尼墙具有良好的耗能能力,改善了传统填充墙框架在地震中的抗震性能,在地震区的框架结构中有良好的应用价值和开发前景。

现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现"强节点弱构件"的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保"强节点弱构件"破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器(SLVD)保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明:普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到"耗能腋撑"作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构"强节点弱构件"抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。

高位转换粘滞阻尼减震结构阻尼器合理阻尼系数研究

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》对高位转换结构体系框支层的层间位移和结构等效侧向刚度的限制要求,采用等效侧向刚度计算方法,将高位耗能减震结构分解成框撑剪力墙结构和纯剪力墙结构,结合振型分解反应谱理论和线性粘滞阻尼减震结构等效阻尼比计算方法,推导出高位转换粘滞阻尼减震结构合理阻尼系数的计算公式。最后,通过算例分析得出,采用上述方法计算高位转换粘滞阻尼减震结构粘滞阻尼系数是可行的,该方法计算公式简单实用,可用于高位转换粘滞阻尼减震结构的初步设计。

PCF-MDC体系技术方案及抗震性能试验研究

围绕预制装配式混凝土框架金属消能减震连接体系(PCF-MDC)的关键技术问题,提出2种金属阻尼器、1套可拆卸型连接方案和金属阻尼器设计方法。为验证阻尼器设计方法及连接方案的可行性并研究该体系的抗震性能,设计并制作了“等同现浇”的“湿”框架(PCF)节点、采用狗骨阻尼器(PCF-DB)和双弯曲板阻尼器(PCF-DP)的PCF-MDC节点。通过拟静力试验,对比其破坏形态、滞回性能、承载性能、耗能特性等差异。试验结果表明:PCF-MDC节点的承载力均达到预期设计值,采用双弯曲板阻尼器的PCF-DP节点承载性能更优,安全储备更足;PCF-MDC节点的耗能特性和抗震性能优于“等同现浇”的PCF节点;连接方案能可靠的传递金属阻尼器与预制构件间的内力。金属阻尼器先于预制构件屈服形成的梁铰耗能机制合理有效,且具备“集中损伤”特性,为震后更换阻尼器实现结构功能恢复提供了有利条件。

中海名都高层住宅结构模型模拟地震振动台试验研究

中海名都高层住宅是一结构布置较为复杂的高层建筑。其特点是：底部1-3层是具有落地核心筒的大空间结构，上部4-33层为由四个剪力墙筒单元和作为楼电梯间的剪力墙核心筒组成的剪力墙结构，四个剪力墙筒单元与核心筒由局部楼板连接，上下部通过三层顶的梁式转换层衔接成为整体。作者设计了一个1：20的结构模型，并对其进行了多种地震动的26种工况下的振动台试验，获得了充分的动力反应信号数据，从结构的宏观整体动力反应和预期地震作用下的受力特点的角度，给出了模型结构的自振特性和输入波下的动力反应，得出了一些有益的结果。试验研究表明，该结构在设防烈度所对应的地震作用下具有良好的抗震性能，在大震作用下仍具有良好的工作能力；中间核心筒和四个剪力墙单元在整个试验过程中具有良好的整体工作能力，并没有出现不稳定的现象。

装配式混凝土金属消能减震连接体系抗震性能分析研究

为了研究装配式混凝土金属消能减震连接体系的抗震性能,对金属消能减震连接体系和普通预制装配式框架进行了数值仿真分析,分析了消能器不同设计参数对该体系抗震性能的影响。分析结果表明:金属消能减震连接体系的抗震性能优于普通预制装配式框架,屈服位移有显著提高,较好的延缓了梁端的破坏,对梁端保护作用明显,并且有效的解决了梁端后浇区施工困难的问题;金属消能器腹板高度越小耗能效果越好,但初始刚度及承载力也越小;翼缘板厚度越小消能器越早屈服耗能,但过小的翼缘板厚度会导致耗能能力不足,并且应变过大会导致其与梁柱连接部位被破坏;随着消能器高度的增加,构件跨中弯矩越大,也越早屈服耗能,但过大的消能器高度会导致其弯曲变形严重。

高烈度区高层隔震结构抗拉处理方法研究

介绍了高层隔震结构抗倾覆计算方法,提出了高烈度区高层隔震结构抗拉处理方法,给出了其在ETABS软件中的模拟方法。通过实例对高烈度区高层非隔震结构和隔震结构的不同模型进行了动力时程分析。分析结果表明:各隔震结构模型周期基本相同,说明抗拉处理方法模拟是可行的;对于高烈度区高层隔震结构,当隔震支座出现拉力时,直接采用软件的单元进行模拟是不够合理的,应采用组合单元进行模拟;抗拉装置能较好地发挥抗拉的效果,避免隔震支座出现受拉情况。

新型装配式金属消能减震复合墙板抗震性能试验研究

为了研究新型预制装配式金属消能减震复合墙板的抗震性能,分别对新型预制装配式复合墙板以及传统夹心墙板进行了低周反复加载试验,对比研究了试件的破坏模式、滞回耗能性能、承载力与刚度、位移延性等变化。研究表明:新型预制金属消能减震复合墙板滞回曲线呈现"平行四边形",相对于传统复合墙板较为饱满,具有良好的抗震性能;相比于传统夹心复合墙板主要在墙板中部出现X形剪切裂缝,新型预制装配式金属消能复合墙板裂缝主要在墙板角部出现,具有良好的整体性能;新型预制装配式金属消能减震复合墙板具有较小的侧向刚度、较好的位移延性,能够降低围护墙板附加刚度约束效应;新型预制装配式金属消能减震墙板能够达到"小震下处于弹性,大震下屈服耗能"抗震设计目标。

高位层间隔震结构电梯井核心筒剪力墙处理方法研究

为了解决高位层间隔震结构中电梯井核心筒剪力墙在隔震层位置需断开的问题,提出一种高位层间隔震结构电梯井核心筒剪力墙处理方法(PMIT),介绍了其原理、构造、特点。采用ETABS软件对电梯井核心筒结构与外围结构之间布置粘滞阻尼器、弹簧、无阻尼器和弹簧的PMIT结构、悬挂法结构和框支剪力墙结构进行了分析,分析结果表明:①PMIT结构隔震层下部结构层间位移角和隔震位置电梯井剪力墙弯矩相比于框支剪力墙结构都有减小,而悬挂法隔震层下部层间位移相比于框支剪力墙结构放大了约150%,PMIT对隔震层下部结构刚度不会产生影响,避免隔震层下部结构出现薄弱层;②相比于悬挂法结构,布置粘滞阻尼器PMIT结构隔震层最外侧隔震支座拉力减小了约50%(仅水平地震作用),提高结构的抗倾覆性能。

加装SLVD的预制装配式混凝土消能减震框架抗震性能分析

为研究扇形铅黏弹阻尼器(SLVD)对预制装配式混凝土(PC)框架抗震性能的提升效果和其设计参数对PC框架抗震性能的影响规律,建立Abaqus精细化有限元模型,与试验结果对比验证模型正确性。对比加装SLVD的PC消能框架与RC框架抗震性能的差异,分析不同铅芯直径、橡胶硬度和扇形半径三个关键设计参数对PC消能框架抗震性能的影响。研究结果表明:SLVD在PC消能框架中起“耗能腋撑”作用;铅芯直径对整体结构抗震性能影响较大,随铅芯直径增大,结构刚度、承载能力和耗能能力均有所提高;橡胶硬度对整体结构抗震性能影响较小;铅芯屈服区域随扇形半径增大而减小,但可提高整体结构的承载能力。

高位转换耗能减震结构新体系

本文总结了高位转换结构体系的研究与应用情况,分析了高位转换结构体系在实际应用中存在的问题和不足;为解决高位转换结构体系存在的本质问题,提出了将耗能减震技术应用于高位转换结构体系中,形成高位转换耗能减震结构新体系;探讨了该新体系的优越性和在实际工程中应用应解决的问题。

底层框架震损结构断柱装垫加固方法研究

对汶川地震中底层框架震损或倒塌而其它层破坏较轻的框架结构和底框结构房屋的破坏原因进行了分析,为了避免该类结构需推倒重建造成的经济损失,提出了将隔震和消能减震技术应用于该类震损结构中的加固新方法——断柱装垫法,给出了基底断柱装垫、层间断柱装垫和层间断柱装垫加消能减震三种方案。结合某工程算例,对底层破坏的框架结构采用上述3种方案进行了分析,结果表明,采用断柱装垫方法加固底层框架震损而其它层破坏较轻的框架结构是可行的,并且加固后的结构抗震性能得到明显的改善,能达到新的抗震设防要求。

扇形铅粘弹性阻尼减震混凝土框架结构节点抗震性能试验对比研究

为研究扇形铅粘弹性阻尼器对混凝土框架结构节点抗震性能的影响,对扇形铅粘弹性阻尼减震混凝土框架节点和混凝土普通框架节点进行了低周反复加载试验,对比研究了两者的破坏模式、滞回耗能性能、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等变化。结果表明:扇形铅粘弹性阻尼减震框架节点中由于阻尼器的影响,使其梁端塑性铰外移,减缓和控制了节点核心区裂缝开展,保护了节点。扇形铅粘弹性阻尼减震试件,其滞回曲线相对普通试件饱满,呈"弓形",节点塑性变形能力强,能够吸收大量地震能量。扇形铅粘弹性阻尼器对框架节点的开裂荷载、屈服点位移延性能力、极限承载力及总体滞回耗能能力的提高较为明显,刚度和强度退化曲线也较为平缓。

高位转换防屈曲支撑减震结构支撑简化设计方法研究

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》对高位转换结构体系框支层的层间位移和结构等效侧向刚度的限制要求,采用等效侧向刚度计算方法,将高位转换防屈曲支撑减震结构分解成框撑剪力墙结构和纯剪力墙结构,结合框支结构位移计算方法,推导出了高位转换防屈曲支撑减震结构支撑合理弹性刚度的计算公式及设计方法。通过算例分析得出,采用该推导出的计算高位转换防屈曲支撑减震结构的支撑弹性刚度计算公式和设计方法是可行的,并且该计算公式简单实用,可用于高位转换防屈曲支撑减震结构中支撑的初步设计。

箱体改造后的模块化集装箱建筑减震结构性能分析

为了提高集装箱建筑抗震性能,本文将现有的集装箱建筑的连接节点更换为减震连接节点,以提高结构的安全性能。鉴于集装箱转为建筑单元时需要进行改造,设计了11种改造方式,共建立了22个单箱双层的集装箱常规结构和减震结构模型。采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究集装箱常规结构与集装减震结构的抗震性能差异,考察箱体不同改造方式的合理性及可行性。结果表明:对箱体进行合理的改造,可以对集装箱建筑性能参数有较好的改善,提高结构的抗震性能;集装箱减震结构中的减震连接节点发挥了耗能作用,改善了结构的应力集中现象,使结构的滞回曲线更加饱满。

带装配式MDW混凝土框架抗震性能研究

为研究带装配式金属消能减震复合墙板(metal energy dissipation composite wallboard,MDW)混凝土框架的抗震性能,基于有限元数值分析软件ABAQUS建立了10榀单层单跨带装配式MDW混凝土框架试件的有限元模型,分别研究耗能钢板厚度、墙板厚度及墙板间距等参数对试件抗震性能的影响,并将空框架数值模拟结果与已有相关试验结果进行对比验证,以确定数值仿真分析的正确性。研究结果表明:增加耗能钢板厚度能够明显提高试件的滞回性能、初始刚度、承载力,耗能钢板厚度过大的试件框架梁两端弯矩差值较大;增加墙板厚度,试件的初始刚度略有增加,墙板厚度变化对试件的抗震性能影响较小;随着墙板间距的增加,试件的耗能能力、初始刚度及承载力有所降低,延性略有提高。

集装箱装配建筑减震结构及连接节点抗震性能分析研究

模块化集装箱装配式建筑近年来得到了快速的发展,箱体之间的连接方式是保证集装箱建筑整体性及承载能力的关键问题。基于现有的集装箱建筑连接节点形式及减、隔震技术特点,提出了一种集装箱装配式建筑减震连接节点。采用ABAQUS有限元分析软件,共建立4个6 m(20 ft)和12 m(40 ft)类型箱体的单箱两层的集装箱建筑模型,节点采用常规连接件和减震连接件两种连接形式。对建立的模型进行单调水平加载和低周往复加载下的数值仿真分析,对不同连接形式整体结构及连接节点的受力性能进行了分析。分析结果表明:减震节点可以使结构的滞回曲线更加饱满,结构构件的应力下降,屈服面积减小;结构屈服后强度退化降低,保证结构在地震下具有较好的水平抗侧承载力及滞回耗能能力,提高结构抗震性能;避免连接节点出现应力集中现象,确保连接件和角件不发生破坏,保证连接节点的可靠性。

新型消能减震复合墙板性能分析研究

针对传统复合墙板强度低在地震作用易产生破坏的问题,提出一种新型预制装配式消能减震复合墙板,介绍其构造和特点。采用ABAQUS软件建立了新型消能减震复合墙板的简化有限元模型,对其进行了拟静力往复荷载作用下的数值仿真分析,分析了新型预制装配式消能减震复合墙板的耗能能力,延性及刚度退化,并与传统复合墙板进行了对比。结果表明:新型预制装配式消能减震复合墙板滞回曲线饱满,试件在大变形作用下未出现明显的塑性区,具有良好的延性、变形能力和耗能能力,在地震作用下能较好的保护主体结构,避免主体结构发生较大破坏,提高结构在地震作用下的安全性。