地震作用下填充墙MTMD减震结构频域响应分析

将传统结构中填充墙与主体承重结构以刚度及阻尼元件连接,形成调谐质量减震(TMD)系统,通过在主结构中布置多榀TMD填充墙,构成多重质量调谐减震(MTMD)结构体系。为研究地震作用下该减震结构动力响应规律,合理设置各TMD与主结构连接件的力学参数,将主结构简化为串联多自由度模型,分析非耦合控制作用时主结构稳态响应频域传递函数及影响因素,并通过结构1/3比例模型振动台试验进行验证。结果表明,仅在三层设置填充墙TMD时,各层柱顶幅频响应曲线呈双峰特征,加速度峰值越小,填充墙TMD的调频作用越显著;而在二、三层同时设置填充墙TMD,输入地震波加速度峰值不同时,TMD调频作用亦不同。因此,填充墙TMD频域响应与TMD布置方式及输入地震波加速度幅值有关,结构系统调频控制作用会受输入地震波加速度峰值影响。

填充墙MTMD减震结构振动台试验与动力时程分析

为研究利用填充墙作为质量块的填充墙MTMD减震结构的减震性能,设计了不同阻尼器钢片厚度(频率比),不同质量块布置(质量比)的填充墙MTMD减震结构,以及无TMD的普通抗震框架结构,进行了不同地震输入水平下的振动台试验和动力时程分析。模态分析表明,填充墙减震结构各阶振型比普通框架结构的自振频率更小、周期更长,振动特性主要由第一阶平动效应控制。试验和时程分析得到了基本一致的减震规律,即减震结构在中、大震阶段具有显著的减震效果,地震作用越大,减震结构的加速度减震效果越好,由于阻尼器限位作用,位移减震效果变化不大;阻尼器钢片厚度决定主子结构频率比,频率比越接近1,减震效果越好;对于第一振型为主的多层结构,质量块布置数量对减震效果影响不明显,可考虑仅在顶层设置TMD质量块。

填充墙MTMD减震结构优化参数分析

以框架填充墙结构中的填充墙作为TMD系统中的质量块,通过在结构中布置多个填充墙TMD形成MTMD减震系统。为了研究该新型减震结构中TMD布置及连接参数的设计方法,基于结构受控振型及MTMD系统固有频率线性分布的假定,建立了填充墙MTMD结构的理论分析模型,由积分变换给出了传递函数。通过传递函数分析,给出填充墙MTMD结构中TMD的连接参数的计算方法。针对优化设计目标,设计了结构振动台试验的模型试件,振动台试验研究结果表明,结构设计参数优化后,减震效果较为显著。

填充墙MTMD耗能钢框架结构振动台试验研究

为检验利用填充墙作为质量块的填充墙MTMD减震结构的实际地震反应控制效果,结合MTMD系统优化设计理论,设计了主子结构不同质量比和频率比的填充墙MTMD减震结构,以及无TMD的普通抗震框架结构,进行了锤击模态试验和不同地震输入水平下的振动台对比试验.模态分析表明,减震结构各阶周期更长,振动特性主要由第一阶平动效应控制,对第一振型的控制效果更好.振动台试验结果表明,减震结构在中大震阶段具有显著的减震效果,加速度峰值减震率在30 ～ 60％之间,位移峰值减震率在40～60％之间.质量比越大,频率比越接近1的减震结构,地震反应控制效果越好,且其减震能力优势更多体现在大震阶段.

提高框架填充墙结构抗震性能的新途径和新方法

归纳分析了近5年国内发生的江西九江地震、云南盐津地震、云南普洱地震和四川汶川地震中框架填充墙结构常见的震害现象及其破坏原因,在此基础上,采取"以强御强"和"以柔克刚"两种不同的抗震思路,提出了通过捆绑墙体、构造次框架、填充墙开缝、耗能柔性连接、构造阻尼填充墙、设置节点耗能器来提高框架填充墙结构抗震性能的新途径和新方法。所提出的方法及其思路对框架填充墙结构的工程设计和抗震新方法的研发具有一定的参考价值。

带架空层框架阻尼填充墙结构抗震性能研究

为研究阻尼填充墙在带架空层框架结构中的减震效果,设计架空层位置不同的3栋阻尼填充墙框架结构及相应的带架空层普通填充墙框架结构,采用PERFORM-3D对其进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。分析结果表明:阻尼填充墙对结构的刚度效应小,其在结构中沿竖向不连续布置所引起的上下相邻楼层刚度突变不明显;阻尼填充墙在底层、中间层或顶层架空框架结构均可发挥较好的减震效果,能有效解决楼层架空造成结构在地震中发生薄弱层破坏的问题;阻尼填充墙可耗散输入结构的部分地震能量,减轻结构构件在地震中的破坏,起到保护主体结构的作用。

利用简易耗能装置提高填充墙耗能减震能力的数值模拟

填充墙对框架结构抗震性能的影响具有两面性:一方面,填充墙的存在增加了结构的总刚度,提高了作用在结构上的地震力;另一方面,填充墙的存在又从某种程度上成为耗散地震能量的第一道防线。如何协调两者的能力,使填充墙的耗能能力更强一些,使填充墙成为协助框架结构耗能减震的辅助元件,是研究人员一直感兴趣的问题。针对砌体结构房屋抗震的需要,本文提出了在砌体墙片中增加交叉斜拉钢筋加固的方案。5.12地震发生后,根据进一步观察填充墙在地震中的表现,并对交叉斜拉筋加固砌体的方案做了改进,使其在保持造价低廉、安装方便的前提下,提高填充墙的抗倒塌和耗能能力。本文就这一体系进行了数值模拟分析,结果表明这种简易装置有助于提高填充墙体的耗能能力。

耗能框架填充墙的设计和实验

设计了一种带缺口的框架填充墙。当框架受动力荷载作用时，这种填充墙主要受水平力的作用，避免了斜向的受压破坏。同时水平力只造成墙体的均匀水平裂缝。实验证明这种填充墙具有较稳定的滞回环，可以产生耗能减震的效果。

带墙体RC框架结构抗震性能研究现状及展望

文章针对钢筋混凝土框架结构常见破坏形态,分析了震害形式产生的原因。介绍了带墙体框架结构抗震性能的研究成果及进展,阐述了框架结构中墙体的改造思路和方法。结合框架结构的震害,提出了预制挂板式维护结构,并对这种结构的减震机理进行了分析,指出利用预制墙体摆动耗能是有效减小整体结构地震响应的途径之一。

构造与设计参数对消能楼梯间减震性能的影响分析

为研究不同楼梯支座构造及阻尼填充墙厚度、阻尼填充墙砌体抗压强度、阻尼层剪切强度、减震支座剪切模量等设计参数对消能楼梯间减震性能的影响,采用ABAQUS有限元软件对4种不同楼梯支座构造、15个不同设计参数共19个消能楼梯间分析模型进行数值仿真分析。结果表明:不同楼梯支座构造中,设置减震支座可提供一定的水平、竖向刚度,改善楼梯间的屈服情况,减小梯板的竖向翘起位移,有利于地震中保持楼梯的稳定性;不同减震支座设置方案均可实现以减震支座的剪切变形消除梯板支撑效应、发挥良好耗能效果的减震目标;消能楼梯间构造简单、性能稳定,常用设计参数下均表现出良好的减震性能;阻尼填充墙厚度的增加,一定程度上增大消能楼梯间的刚度、水平承载能力;阻尼填充墙砌体抗压强度的变化对楼梯间减震性能影响较小;阻尼层剪切强度的增大将减小楼梯间的屈服位移,增大阻尼填充墙的压应力,建议采用剪切强度低的阻尼层材料;减震支座的剪切模量越大,梯板竖向翘起位移越小,减震支座剪切模量宜取0.5 MPa以上。

消能减震楼梯间减震性能有限元分析

提出了改善框架结构楼梯间抗震性能的新方法——消能减震楼梯间,介绍了消能减震楼梯间的构造及其减震原理;采用ABAQUS软件分析了消能减震楼梯间、普通楼梯间、滑动楼梯间在单调静力荷载下的响应,揭示了消能减震楼梯间的受力特点,对比分析了消能减震楼梯间的减震性能。结果表明:消能减震楼梯间通过阻尼填充墙、减震楼梯消除了填充墙的刚度和约束效应、楼梯的支撑效应,填充墙、楼梯构件的受力大为降低,得到很好的保护;消能减震楼梯间全面改善了框架结构楼梯间的传力机制,避免了填充墙、楼梯对楼梯间框架梁、柱的受力性能造成不利的影响。消能减震楼梯间构造简单、减震原理明确,减震效果显著,具有广阔的工程应用前景。

框架阻尼填充墙减震效果分析

介绍框架阻尼填充墙的构造、原理与特点。结合某工程,利用PERFORM-3D软件对阻尼填充墙框架、普通填充墙框架和纯框架结构进行了动力特性及弹塑性地震响应分析,研究了阻尼填充墙和普通填充墙对多层框架结构抗震性能的影响及阻尼填充墙的减震效果。结果表明:阻尼填充墙可耗散输入结构的部分地震能量,减小结构构件的非线性耗能,减轻结构构件在地震中的损伤;阻尼填充墙的刚度效应明显小于普通填充墙,对于解决结构纵、横向填充墙布置形式或数量差异过大造成的结构两个平面主轴动力特性不相近的抗震问题具有良好的效果;阻尼填充墙框架结构的自振周期介于纯框架结构和普通填充墙框架结构之间,较普通填充墙框架结构大为延长;采用阻尼填充墙可有效避免普通填充墙对结构破坏机制的不利影响,有助于框架结构实现"强柱弱梁"的屈服机制。

新型阻尼填充墙的构造原理与减震性能研究

阐明新型阻尼填充墙的构造和原理;对阻尼填充墙的基本构成单元、单层单跨的框架阻尼填充墙、框架阻尼填充墙整体结构的减震性能进行综合分析,研究结果表明,阻尼填充墙通过框架柱带动砌体单元往复剪切阻尼层滞回耗能,其耗能性能稳定,耗能效果好;阻尼填充墙能为结构提供一定的抗侧力和抗侧刚度,但其对结构的刚度效应和约束效应较普通填充墙大为削弱,避免造成柱受剪破坏、结构延性及侧向变形能力变差等不利影响;在结构中设置阻尼填充墙,结构周期折减的幅度远小于设置普通填充墙的情况,而且阻尼填充墙耗散输入结构的部分地震能量,减小结构构件的非线性耗能,减轻结构在地震中的破坏,具有良好的减震效果,且墙体自身不破坏.