局部削弱弧形钢板阻尼器减震性能研究

本文提出一种用于木结构榫卯节点的局部削弱弧形钢板阻尼器。设计15个局部削弱弧形钢板阻尼器,采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究钢板弧形半径、钢板厚度、钢板宽度和削弱系数对阻尼器性能的影响规律。将一个优选出的阻尼器安装在某典型木结构中,研究其对木结构的减震效果。研究结果表明:局部削弱弧形钢板阻尼器耗能位置明确,耗能效果明显,滞回曲线饱满,塑性变形良好;随着阻尼器钢板厚度、钢板宽度和削弱系数的增大,阻尼器耗能量增大;随着阻尼器钢板弧形半径增大,阻尼器耗能量减小;安装阻尼器后,木结构的层间位移角和楼层剪力均有所减少,阻尼器在木结构中起到一定减震效果。给出局部削弱弧形钢板阻尼器各项参数的取值范围。

装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

提出一种装配式节点钢质耗能铰连接,对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器,进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验,考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态,研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型,提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明,阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂,避免了面外屈曲的发生,实现塑性耗能与破坏模式可控;阻尼器滞回曲线饱满,承载力均高于297.31 kN,位移延性系数Δ/Δy均大于4.5,表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能;相比菱形开孔,竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优,建议开孔削弱长度a/L为0.25~0.55,开孔削弱宽度b/B为0.2~0.5,宽厚比为12.50~15.63,厚度方向间隙不超过2 mm;提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。

装配式耗能减震节点连接中削弱型约束钢板阻尼器滞回性能试验

为解决装配式框架节点与连接的抗震能力不足、震损后难修复等问题,提出一种新型装配式耗能减震节点连接,对其关键耗能减震部件-可更换削弱型约束钢板阻尼器进行低周往复加载试验,考察其承载能力、耗能能力、刚度退化与延性等滞回性能,揭示阻尼器的失效破坏机制,分析开孔削弱形式、削弱长度、钢板厚度以及约束套筒与削弱钢板的间隙等对阻尼器力学性能的影响。结果表明:可更换削弱型约束钢板阻尼器在削弱截面部位开裂或断裂,实现了阻尼器的塑性耗能与失效模式可控,具备良好的承载-耗能双重功能。在相同参数条件下狗骨削弱型约束钢板阻尼器的承载能力、耗能能力与延性性能优于竖缝开孔削弱型约束钢板阻尼器。削弱长度对延性与钢板侧向屈曲性能影响较大,钢板厚度对承载能力与刚度退化性能影响较大,而约束套筒与钢板间隙较大时,约束套筒不能有效发挥作用,易导致削弱钢板发生受压屈曲。

局部削弱剪切钢板阻尼器力学性能试验研究

在耗能钢板两侧沿厚度方向以长条形、上下两端圆弧过渡进行局部削弱,削弱条带沿钢板宽度方向均匀分布,形成局部削弱剪切钢板阻尼器。设计3种不同规格试件进行拟静力试验,分析了阻尼器的滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、总累计耗能量、强度退化和刚度退化性能指标,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析及参数化分析。结果表明,局部削弱剪切钢板阻尼器滞回曲线饱满,耗能性能稳定,具有较好的后续承载能力;削弱条带处厚度比削弱条带高度对阻尼器耗能性能的影响大,耗能钢板厚度与削弱条带厚度的比值适当增大可以提高阻尼器耗能能力;数值模拟结果与试验结果吻合较好。

新型弧形钢棒阻尼器性能的有限元数值分析

设计了一种新型弧形钢棒阻尼器,该阻尼器采用局部削弱构造,从而有效地解决了端部应力过大的问题。新型弧形钢棒阻尼器有两种削弱方案:A方案,端部截面尺寸不变,中部削弱;B方案,端部削弱,中部保持削弱后的截面尺寸不变。采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究不同削弱方案对新型弧形钢棒阻尼器的滞回耗能能力、承载力特性、应力分布情况的影响。结果表明:两种方案的新型弧形钢棒阻尼器的等效粘滞阻尼系数均比弧形钢棒阻尼器大,耗能效果得到了提升,且A方案的新型弧形钢棒阻尼器耗能效果提升更多;随着削弱程度的增加各试件的滞回曲线逐渐收缩、等效粘滞阻尼系数呈先上升后下降的趋势、耗能量和初始刚度逐渐减小、峰值应力逐渐从耗能元件的两端转移至中部;采用A方案进行局部削弱时,中部截面直径宜控制在端部截面直径的70%～80%;采用B方案进行局部削弱时,中部截面直径宜控制在端部截面直径的60%～70%。

IRR柱承台局部压应力分布及其计算方法

为实现框架结构的震后性能快速恢复,提出一种带可替换开缝钢板阻尼器的新型性能可恢复摇摆柱(简称IRR柱),对IRR柱柱底承台在承载力极限状态下局部压应力的分布规律开展研究.采用ABAQUS软件建立精细化的IRR柱有限元模型,研究轴压比、钢板阻尼器厚度等参数对柱底承台局部压应力分布的影响规律,并提出相应的计算方法.研究结果表明:文中提出的计算方法能够较为合理地计算IRR柱柱根承台局部压应力值,且IRR柱的局部压应力大小随着轴压比和阻尼器厚度的增加而显著增大.

可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点抗震性能试验研究

提出一种震损后可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点,该节点由带削弱型约束钢板阻尼器的损伤可控钢质铰、钢套筒约束节点核心区、预制混凝土梁柱等构成。进行预制装配式损伤可控钢质节点的低周往复荷载试验,然后在该试验的基础上仅更换钢质铰中破坏的削弱型约束钢板阻尼器,进行第2次试验,最后进行现浇钢筋混凝土节点在低周往复荷载下的对比试验。考察各节点的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标,通过预制装配式损伤可控钢质节点的2次试验抗震性能指标,探讨其震损后可恢复功能的工作性能。结果表明:预制装配式损伤可控钢质节点的破坏集中在钢质铰中可更换削弱型约束钢板阻尼器上;装配式节点破坏模态、损伤程度可控,具有良好的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能;第2次试验中装配式节点前期刚度有所下降,但后期各项抗震性能与第1次试验基本一致,表明装配式节点在震损后其功能可恢复。