粘滞阻尼器消能减震体系基于粗粒度-主从式并行遗传算法的设计方法

为充分利用粘滞阻尼器的耗能能力,本文针对粘滞阻尼器消能减震体系提出了一种基于粗粒度-主从式并行遗传算法的设计方法。该设计方法首先通过直接基于位移法初步确定粘滞阻尼器的参数与数量,随后以结构最大层间位移角和楼层最大加速度为目标函数,采用遗传算法对粘滞阻尼器的布置方式进行多目标优化,从而得到最优布设方案。这种遗传算法是基于内嵌带有精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的粗粒度-主从式并行遗传算法。最后选择一个8层钢框架进行分析。结果表明:采用基于粗粒度-主从式并行遗传算法的设计方法得到的阻尼器优化布置方案可以有效减小结构的最大层间位移角和楼层加速度,相对于常规布置方法结构的减震率可以得到大幅度提高。

考虑薄弱层的基于MPA法计算滞回耗能分布

计算结构的滞回耗能分布时,通常采用时程分析法和多模态推覆分析(MPA)法。本文分别使用这两种方法计算9层Benchmarh钢框架的层间滞回耗能分布,发现MPA法在计算具有明显薄弱层的结构时会产生误差。因此,针对含有薄弱层的结构,提出了考虑薄弱层的基于MPA法计算滞回耗能分布。该方法通过对结构进行静力弹塑性分析得到层间滞回耗能分布,并对结构的相对薄弱层进行调整,再通过振型参与系数组合得到最终的滞回耗能分布。将该方法应用于20层的Benchmarh钢框架结构,结果表明,相较于时程分析,该方法对薄弱层(首层和第八层)的计算精度分别提升了10.4%和21.9%。

自复位阻尼器及被动控制结构的数值模拟

为了评价利用记忆合金阻尼器减震的被动控制结构的力学性能,针对利用预压的弹簧组回位和预拉记忆合金丝组耗能的自复位阻尼器,采用Brinson本构并根据应变分析记忆合金材料的应力,同时利用弹塑性模型模拟弹簧应力,在Matlab中编制模拟阻尼器位移与力关系的程序,模拟结果与试验结果吻合。在此基础上将该程序应用于被动控制结构的地震响应分析和评价,并在Matlab中编制了采用Wilson-θ法求解结构地震响应的程序。对底层安装有自复位SMA阻尼器的3钢框架模型进行时程分析,结构的层间位移峰值最大减震率为22.44%。

锚筋式埋件节点拉拔试验及有限元分析

锚筋式埋件节点在索支承幕墙中应用广泛,且节点承受较大拉力。为了解拉索节点中锚筋式埋件的实际力学性能,制作了3个单拉索节点试件和2个三拉索节点试件,并对试件进行受拉承载力试验。结果表明:采用锚固长度大于30倍钢筋直径且端部加强的构造时,锚筋式埋件节点中不会出现混凝土与锚筋的黏结滑移破坏,仅出现锚筋的拉断;在三拉索节点中,边索受荷不会影响中索的承载力。另外,针对单拉索节点进行了有限元模拟。对比两者的结果可知,有限元分析所得的单拉索节点荷载-位移曲线与试验所得曲线能够较好地吻合,并且两种曲线的屈服荷载与极限荷载误差均在6%以内。