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。

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。

一种剪切型铅阻尼器及其在某火电厂房中的应用

首先介绍了一种新型剪切型铅阻尼器,该剪切型铅阻尼器构造简单、制作成本低,性能试验表明,该阻尼器能够提供与常规剪切型铅阻尼器相近的滞回曲线。然后介绍了该剪切型铅阻尼器在某火电厂房减震控制中的应用,在小震作用下,阻尼器能够为结构提供2%附加阻尼比,非线性时程分析对此进行了验证,在大震作用下,通过Pushover分析表明,安装阻尼器后的结构具有很好的抗震性能,在震后可继续使用。

板式剪切型铅阻尼器的试验研究及有限元分析

提出一种新型的剪切型铅阻尼器,该装置中铅块直接嵌于滑动钢板与固定钢板的凹槽之间,构造简单。基于性能试验和有限元分析对该装置的滞回性能及关键参数进行了研究,研究结果表明:该阻尼器的滞回性能可以采用双线性模型加以模拟;阻尼器屈服阻尼力由铅块的剪切面积决定;加载曲线中弹性阶段与完全塑性阶段之间的过渡弧段的曲率半径与剪切铅块的长厚比成反比。

铅剪切阻尼器的阻尼力模型与设计

基于理想弹塑性本构关系,推导了铅剪切阻尼器的两个阻尼力模型。根据能量原理,考虑剪切变形均匀性假设,横截面各点剪应力同时屈服,得到了均匀变形阻尼力模型(均匀模型)。依据剪应力分布规律和变形连续性条件,引进一个剪应变分布函数,用来描述剪切屈服后剪应变随屈服区扩展的变化规律,通过横截面剪力平衡方程,确定了非均匀变形阻尼力模型(非均匀模型)。两个理论模型的滞回曲线与Robinson SeismicLtd公司的实验曲线进行比较。结果表明,小位移时非均匀模型能精确模拟实验曲线,而均匀模型的计算结果明显大于实验数据;大位移时二者均与实验曲线吻合较好。证明了非均匀模型的极限阻尼力是均匀模型的最大阻尼力(屈服剪力)。以极限阻尼力和屈服位移为参数,给出了阻尼器的设计方法。

新型转动式铅剪切阻尼器的试验研究与有限元分析

提出了一种具有大变形能力的新型转动式铅剪切阻尼器,阐述了其基本构造和耗能原理。通过低周往复荷载试验,研究了不同位移行程工况下该阻尼器的滞回耗能性能;利用有限元软件ABAQUS建立了该阻尼器的实体模型,模拟了低周往复荷载作用下该阻尼器的滞回特性,分析了铅块长度、高度和厚度等参数对其耗能性能的影响。性能试验及有限元分析结果表明:新型转动式铅剪切阻尼器滞回曲线基本呈矩形,且阻尼力稳定;阻尼器的阻尼力随剪切铅块长度和宽度的增加而增大;铅块厚度对阻尼器屈服力的影响较小,但在铅块长厚比不大于5的范围内,厚度越大,阻尼器进入屈服阶段时的位移越小。

墙式铅剪切型阻尼器在某教学楼加固中的应用

某中学教学楼因修建于20世纪50年代末,其抗震性能不满足现行抗震设计要求,采用在原有结构中设置墙式铅剪切型阻尼器的加固方法提高其抗震性能。运用SAP2000建立结构有限元模型并进行多遇地震下的弹性时程分析,确定了消能减震加固方案,然后对该减震结构在多遇地震及罕遇地震下的减震效果进行了验证,也介绍了阻尼器与主体结构的连接方式。分析结果表明,减震结构的层间位移角满足《建筑抗震设计规范》限值要求,并且基地剪力显著降低,验证了墙式铅剪切型阻尼器布置的有效性和结构抗震安全性。

一种新型自复位SMA-剪切型铅阻尼器的试验及其数值分析

利用形状记忆合金(shape memory alloys,SMA)的超弹性以及金属铅的屈服耗能特性,开发出一种新型复合耗能自复位阻尼器,由形状记忆合金丝、剪切型铅块以及复位弹簧组成,其特点是结构简单、制作方便,同时具有高耗能及自复位功能。制作了阻尼器模型,并进行了力学试验,研究了在循环荷载作用下不同加载速率、不同位移幅值对其力学性能的影响。建立阻尼器的力学模型对其进行了数值模拟,结果表明:新型阻尼器在循环荷载作用下滞回性能稳定,利用形状记忆合金与铅同时工作耗能,阻尼器具有良好的耗能能力;复位弹簧的设置能使阻尼器具有良好的自复位能力;数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了力学模型的正确性。

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。

齿轮传动环向铅剪切阻尼器的试验研究与数值模拟

金属屈服型阻尼器通常存在疲劳损伤后需要更换和不易满足大行程要求的问题,提出一种齿轮传动环向铅剪切阻尼器(GD-CSLD)。基于铅材常温动态回复再结晶性能,并通过齿轮齿条配合使该阻尼器具有理论上无疲劳损伤及无位移上限的优良特征。根据核心耗能部件的构造对3个不同剪切轴截面的模型试件进行了数值模拟和试验研究,选择最优剪切轴截面方案设计加工了GD-CSLD,通过性能试验对该阻尼器的滞回性能、疲劳性能进行研究。基于有限元分析和试验结果,对该阻尼器耗能机理进行分析。结果表明:该型阻尼器滞回性能稳定,可实现大行程加载,多次加载后基本无疲劳损伤效应;其耗能机理包含铅材屈服和侧向钢-铅摩擦两部分,且两者贡献基本相同。

剪切型铅阻尼器在某高层结构中的减震控制研究

为了研究剪切型铅阻尼器在复杂高层框架剪力墙结构中的耗能减震效果,本文以高烈度地区某设置剪切型铅阻尼器的框架-剪力墙结构为工程背景,首先通过SAP2000分析了结构的动力特性,在此基础上对结构进行了消能减震设计,最后采用非线性分析软件ABAQUS对结构进行了罕遇地震作用下的有限元分析,对比了不同地震波作用下的结构弹塑性分析结果。分析结果表明:设置剪切型铅阻尼器的高层建筑结构的抗震性能有了很大的提高,在罕遇地震作用下能够满足"大震不倒"的性能要求,研究为剪切型铅阻尼器在高层框架-剪力墙结构中的应用提供了成功的工程案例,其设计思路可以为高层结构的减震提供有益的借鉴和参考。

分层剪切式铅阻尼器耗能性能研究

为解决现有铅阻尼器耗能能力较低、滞回循环少的问题,设计了分层剪切式铅阻尼器,并对其进行了剪切试验研究和模拟分析。试验结果表明,该阻尼器有较好的耗能性能,极限位移大,能够较好满足工程需求;结合模拟分析,该阻尼器铅芯会在首层和底层首先发生屈服,然后逐渐变形流动,当上层变形达到外部卡环限值,卡环会将剪力依次传导至下层,形成分层剪切的效果;在小位移时,经典的力学模型能够得到较为准确的仿真结果,而较大位移时,需采用多物理场模型进行模拟,得到更精确的结果。

两类铅阻尼器的滞回性能研究

在研制一套具有竖向耗能能力的抗倾覆装置过程中,针对该装置对阻尼器的要求,设计了两种铅阻尼器,铅剪切阻尼器和钢铅组合耗能器。根据实验得出的两种铅阻尼器的滞回曲线的基础上,简化滞回规则,并通过算例分析,给出控制效果分析。分析表明,两种阻尼器对结构的竖向震动起到了一定的控制效果,适合工程应用。

装配式自复位剪切型铅阻尼器抗震韧性试验研究

电力系统的抗震韧性是韧性城市建设的核心之一,研发高强度瓷、瓷的替代材料以及附加减隔震元件是提高瓷柱式电气设备抗震韧性的重要手段。以典型高柔型电气设备为研究对象,研发了适用于该类电气设备的装配式自复位剪切型铅阻尼器,对阻尼器核心元件——形状记忆合金棒材及装配式剪切型铅阻尼器进行了滞回性能试验,研究了主耗能环长度对装配式剪切型铅阻尼器力学性能的影响。试验结果表明:形状记忆合金棒材的等效阻尼比介于4%~11%之间,其位移恢复率超过60%,具有很好的复位能力;附加耗能环可以提高装配式剪切型铅阻尼器的耗能稳定性,通过阻尼器及其核心元件滞回性能的对比,验证了装配式自复位剪切型铅阻尼器具有形状记忆合金阻尼器高复位能力和装配式剪切型铅阻尼器高耗能能力等的综合特性,为电气设备的抗震安全性提供有效依据。

剪切型铅阻尼器在高层钢结构中的应用

剪切型铅阻尼器是一种滞回性能稳定、构造简单、受环境影响较小的耗能减震装置,近年来逐渐得到工程界的认可和推广。在非线性有限元分析软件Midas/Gen中建立一实尺寸高层钢结构建筑物数值分析模型,分别采用纯框架结构、框架-支撑结构、剪切型铅阻尼器-框架结构3种不同方案,模拟其在多遇地震和罕遇地震作用下抗震行为并进行比较,探讨了支撑、剪切型铅阻尼器对于钢结构建筑抗震性能的不同影响,分析了剪切型铅阻尼器的布设方式及注意事项,验证了剪切型铅阻尼器的优良性能。

采用铅剪切型阻尼器的某高层剪力墙结构罕遇地震下抗震性能分析

近年来消能减震技术在结构中的应用越来越多,铅剪切型阻尼器作为一种构造简单、耗能效率高的位移型阻尼器在消能减震结构中有广泛应用。本文结合《高层混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)和美国联邦紧急事务管理局颁布的FEMA356标准中的相关规定,对某高层剪力墙结构进行罕遇地震下的抗震性能分析,考察在设防烈度为8度(0.3g)下设计的结构通过安装铅剪切型阻尼器能否经受9度罕遇地震的考验,同时给出了减震前后结构在9度罕遇地震下的性能水准。

一种剪切型铅阻尼器的ANSYS分析

先介绍了一种剪切型铅阻尼器和其消能基理,然后利用有限元软件对其进行了分析,结论表明铅宽对阻尼器的性能产生了很大的影响。

铅剪切阻尼器在某高层住宅中的应用

针对某高层住宅楼进行了安装铅剪切阻尼器的耗能减振设计研究,对设计前期的准备到减震设计方法、设计步骤、分析结果及施工图的绘制及施工注意事项全过程进行了详细的论述及分析。结果表明利用铅剪切阻尼器能够取得较好的减震效果,在8度多遇地震情况下,减震率达到40%以上,增加结构阻尼比5.75%;在8度罕遇地震情况下层间位移达到了规范限值。耗能减振设计使基于7度设防的建筑物基本达到了8度设防要求,大大增强了结构的安全储备。