具有屈服后硬化刚度减震结构等效速度谱研究

具有屈服后硬化刚度减震结构的输入能计算中,等效速度谱一般通过改变结构阻尼比获得,这与实际不符,而不同的反应谱对输入能的计算精度影响较大。本文旨在构建综合考虑结构参数、场地类别和地震类型的等效速度谱,为相关减震结构能量设计提供参考。基于此,首先,建立了考虑屈服后硬化刚度影响的能量平衡方程及其运动方程,并构建了具有屈服后硬化刚度单自由度(single degree of freedom,SDOF)体系等效速度谱计算程序;其次,选取了不同场地类别和地震类型的120条地震记录,利用上述程序分析了屈服后硬化刚度、阻尼比、延性系数、场地类别和地震类型等五种因素对等效速度的影响规律;最后,利用数据拟合工具提出了综合考虑多因素影响的等效速度谱计算公式并与程序计算结果对比。研究表明:等效速度随硬化刚度系数的增大呈减小趋势,但对等效速度谱的下降段影响较小,同时,等效速度随延性系数和阻尼比增大也有减小趋势,但阻尼比影响更为显著。

格栅式摩擦阻尼器的试验研究与数值模拟

位移型阻尼器具有较小的屈服后刚度,在大震下会出现刚度的突然减小,出现明显的损伤集中现象,造成修复成本较高。提出了一种由多种耗能单元组成的新型格栅式摩擦阻尼器,该装置具有屈服后硬化刚度、双重耗能机制、多节点耗能等特点。对耗能单元设计了含6组试件的系数比测定试验和2组试件的耗能单元拟静力试验,并建立了数值模型。系数比测定试验表明:与黄铜摩擦材料相比,无石棉树脂摩擦材料性能更稳定、摩擦出力大;无石棉树脂材料系数比逐渐减小至恒定值,而黄铜材料系数比先增后降至恒定值。通过耗能单元的拟静力试验发现,平动摩擦和转动摩擦行为协同工作良好,耗能单元具有预期的屈服后刚度硬化行为,表现了多阶段耗能特性;其出力中各组分比例可通过控制试件设计参数(如截面尺寸、杆件数量和施加扭矩)进行调整。最后建立了实体单元数值模型,表明数值模拟结果与试验值吻合较好。