改进型大行程板式铅剪切阻尼器力学模型及减震控制研究

传统铅剪切阻尼器的大变形能力不足,且通常易出现耗能效率偏低及稳定性较差等问题。在普通大行程板式铅剪切阻尼器(LSD-LS)的基础上,提出改进型大行程板式铅剪切阻尼器(ILSD-LS)的构造和设计方法。利用铅的理想刚塑性本构关系,建立了改进型大行程板式铅剪切阻尼器力学模型。通过模拟仿真和性能试验结果进一步验证ILSDLS比LSD-LS具有更优越的出力、耗能能力和稳定性,且提出的阻尼力计算方法合理准确。考虑普通地震动和长周期地震动特性,对安有ILSD-LS的高层结构进行弹塑性时程分析。结果表明采用ILSD-LS的高层建筑结构减震率较高,且长周期地震动作用下的ILSD-LS减震效果更佳。

大行程墙式铅剪切阻尼器试验研究和工程计算

目前,我国对建筑结构耗能设备的行程提出了更高的需求,大行程的减震耗能设备亟需研发。提出了一种适用于建筑结构的墙式铅剪切阻尼器并进行了试验,在此基础上,通过对实际结构进行有限元分析得到墙式大行程铅剪切阻尼器的实际减震效果。结果表明该种阻尼器具有较好的消能减震能力,能够在多遇及罕遇地震中多遇地震作用下提升建筑结构的耗能能力。

大行程铅剪切阻尼器的性能及影响因素研究

目前,我国建筑朝着大型化、特殊化发展,对耗能设备的行程提出了更高的要求,传统耗能设备难以满足工程需求。文章在总结分析近年来国内外关于各类大行程阻尼器的基础上,提出了新型的墙式铅剪切阻尼器,并采用大型非线性分析软件ABAQUS对该种阻尼器进行了数值模拟,耗能器大变形模拟的难题得以解决,并得到了不同参数对该种大行程阻尼器耗能性能的影响,提出了阻尼器铅槽的长宽比、长厚比的合理设计限值。

大行程筒式铅剪切阻尼器性能的有限元模拟与试验研究

提出了一种大行程筒式铅剪切阻尼器,阐述了其基本构造及耗能原理。使用ABAQUS建立该阻尼器的实体模型,模拟其滞回特性,分析了阻尼器的四个设计参数对其耗能性能的影响,为设计提供参考。通过低周往复荷载试验,研究该阻尼器的滞回耗能性能。有限元分析和性能试验结果表明:该阻尼器的阻尼力与铅槽长度、轴径成线性关系,铅槽长度和轴径可作为阻尼器设计中提高阻尼力的稳定参数;铅槽厚度对阻尼器的挤压作用影响大,摩擦段长度对阻尼力中的摩擦力影响大,为提供稳定的阻尼力,在阻尼器的设计中,铅槽厚度与铅槽长度比值应小于0.25,摩擦段长度取阻尼器行程;阻尼器耗能能力较好,耗能性能稳定,能够满足结构耗能减震要求。

大行程板式铅阻尼器在独塔自锚式悬索桥中的应用研究

结合自锚式悬索桥减震控制的研究现状,对大行程板式铅阻尼器在罕遇地震作用下的减震效果进行了分析研究。通过对比铅阻尼器和黏滞阻尼器的分析结果发现,在两种减震方案下结构的地震响应最大值(塔顶纵向位移、梁端纵向位移和塔底纵向弯矩)相差不大。可以说,只要阻尼器的选型(相关力学参数)恰当,大行程板式铅阻尼器的减震效果明显,且与黏滞阻尼器的相当。由于使用寿命长、构造简单、成本低,而且满足结构减震控制对大行程的需求,大行程板式铅阻尼器在独塔自锚式悬索桥减震控制中具有良好的应用前景。

板式铅黏弹性阻尼器性能的有限元模拟

设计了11组不同构造的板式铅黏弹性阻尼器有限元模型,基于铅芯布置形式、薄钢板与橡胶厚度比、铅芯个数、铅芯直径以及加载幅值对阻尼器耗能性能影响的问题,利用有限元软件ABAQUS对其进行数值模拟分析。结果表明:铅芯布置形式单铅芯为宜;薄钢板与橡胶厚度比对阻尼器耗能性能影响明显;随着铅芯个数增多和铅芯直径的增大,滞回环面积、耗能系数及等效阻尼比也随之增大。

组合式铅颗粒橡胶阻尼器

本发明涉及一种组合式铅颗粒橡胶阻尼器,包括至少一个耗能单元,耗能单元包括:耗能结构,包括呈一体结构的多层橡胶层和多层刚性板,刚性板置于相邻的两层橡胶层之间,耗能结构内部形成有空腔,刚性板的端部凸伸至空腔内;填充于空腔内的铅颗粒;以及封堵于空腔顶部和底部的封盖板。利用多层橡胶层和多层刚性板制成一体的耗能结构,且刚性板延伸至空腔内,改变了刚性板单纯约束橡胶层的作用,使得刚性板产生挤压作用,对铅颗粒的运动产生约束,增强了铅颗粒的挤压耗能作用,以及铅颗粒与刚性板的摩擦耗能作用(申请专利号:CN201610881182.7)。

千米级斜拉桥的减震控制

结合工程结构被动控制领域的研究成果及进展(以大行程板式铅剪切阻尼器为例),对罕遇地震作用下千米级斜拉桥的减震控制进行了分析研究。通过对比分析大行程板式铅剪切阻尼器、粘滞阻尼器和弹性连接三者的数值计算结果发现,只要设计时阻尼器的相关参数选择恰当,大行程板式铅剪切阻尼器的减震效果要优于弹性连接,且与粘滞阻尼器相当。同时,分析了在正常运营阶段温度作用下减震装置对结构的影响。计算结果表明,大行程板式铅剪切阻尼器对结构的附加内力并不会比弹性连接引起的附加内力大,在运营阶段对结构的影响较小。大行程板式铅剪切阻尼器不仅满足了结构减震控制中对行程的要求,而且使用寿命长,构造简单,成本低,在千米级斜拉桥的减震控制中具有良好的应用前景。

消能减震技术在北京工业大学图书馆加固中的应用

北京工业大学图书馆因周边扩建拆除了原有结构的部分柱子和墙体,保留结构的层间刚度不满足现行抗震设计要求,采用在结构中增设板式铅剪切型阻尼器的加固方法来提高其抗震性能。首先利用SAP2000建立结构有限元模型并对其进行多遇地震下的弹性时程分析,在此基础上确定了消能减震方案;进一步对该结构在多遇及罕遇地震作用下的减震效果进行分析验证。结果表明,经消能减震加固后的结构,其层间位移角、基底剪力等指标明显降低,层间刚度满足现行规范要求;阻尼器耗能充分,减震效果明显,结构的抗震性能显著提高,为既有框架结构消能减震加固提供了设计参考和实际案例。