阻尼器耗能减震技术在加固改造中应用研究

黏滞阻尼器对与消能减震部件相连的构件进行加固,满足抗震性能要求,减少对结构构件的直接加固。通过以厦门建筑产业现代化示范园公共服务中心改造工程为例,从粘钢、黏滞阻尼器安装、阻尼器质量控制、阻尼器封堵4方面对阻尼器耗能减震技术的具体应用进行了阐述和研究。

阻尼器布置偏心距对阻尼器耗能的影响研究

在结构的消能减震中,粘滞阻尼器常采用悬臂墙式布置。研究发现,在实际使用过程中,悬臂墙式阻尼器不同的偏心距会进一步影响阻尼器在结构中的耗能效果。为了分析阻尼器布置偏心距对其耗能的影响,从而修正结构附加阻尼比,引入阻尼器布置偏心距位移参数。结果表明:当阻尼器居中布置时,其布置偏心距位移参数大于1,修正后的附加阻尼比计算结果略大于"抗规"计算,这说明"抗规"计算相对保守;当阻尼器布置存在偏心时,其布置偏心距位移参数小于1,修正后的附加阻尼比计算结果小于"抗规"计算,这说明采用修正后的附加阻尼比计算更为合理。这验证了本文提出的基于阻尼器布置偏心距位移参数修正附加阻尼比的计算方法具有更好的计算精度,从而为分析阻尼器在结构中的耗能提供理论指导。

开孔方式对钢板拉压屈服阻尼器耗能的影响

针对现有金属阻尼器多利用钢材剪切、弯曲耗能形式等,提出了一种基于开孔钢板拉压屈服的装配式耗能阻尼器。该耗能阻尼器由开孔核心钢板、梯形约束钢板等构造组成。采用低周反复加载试验方法,对3组具有不同开孔形式的耗能核心板的阻尼器力学性能进行研究,同时采用Abaqus有限元程序对试件进行数值模拟,分析了核心板不同开孔形式时阻尼器耗能变化规律。结果表明:该阻尼器构造组成合理,滞回曲线饱满;耗能核心板的开孔方式不同,其破坏模式亦有所不同;当核心板腰间两侧圆孔中心之间的距离与核心板宽度比值为0.43时核心板的滞回耗能性能与骨架曲线较优,最大加载位移可达到屈服位移的约30倍。

新型自复位耗能阻尼器性能研究

为了减小传统建筑结构在震后所产生的残余变形,提出了一种新型的自复位耗能阻尼器,进行了阻尼器理论分析与构造设计并通过有限元模拟对该阻尼器的性能进行了研究。该阻尼器通过弹簧和SMA(shape memory alloy,形状记忆合金)螺杆相结合的方式实现自复位,SMA螺杆在拉伸过程中的耗能以和其它部件之间的滑动摩擦实现。结果表明,该阻尼器在受拉和受压过程中均有较强的稳定性和较好的自复位效果。

T形钢制耗能铰阻尼器抗震性能及力学模型研究

为了提高装配式框架结构的抗震性能,提出了不同类型的钢制耗能铰阻尼器,即将预制梁、柱用钢制铰进行连接,在铰的上、下或两侧安装软钢耗能元件。对几种耗能铰阻尼器的构造形式、抗震性能进行总结,选取一种构造简单、抗震性能较好的T形耗能铰阻尼器进行抗震性能和力学模型研究。采用ABAQUS软件对T形耗能铰阻尼器的试验进行数值模拟,在此基础上建立了24个有限元模型对T形耗能元件的翼缘削弱程度和T形截面尺寸进行参数分析,并对不同影响因素进行量化得到耗能铰阻尼器的骨架曲线计算公式,最后,对公式的正确性进行了验证。结果表明,该T形耗能铰阻尼器具有良好的承载力、延性和耗能能力,所提出的骨架曲线准确率较高,可为该类阻尼器的设计提供参考。

基于开孔钢板拉压屈服的耗能阻尼器力学性能计算方法与验证

为进一步明确基于开孔钢板拉压屈服的新型耗能阻尼器力学性能,使其能更好地应用于工程,开展了力学性能计算方法的推导与验证研究。根据耗能核心钢板的构造形式以及轴向变形叠加原理,推导出了阻尼器初始刚度、屈服荷载和屈服位移的计算公式。考虑耗能核心钢板的主要构造参数(包括核心钢板厚度、开孔段长度、过渡段长度等)的变化,收集了2个试验试件,并设计了9个用于有限元分析的阻尼器模型。通过有限元建模,得到上述9个耗能阻尼器的力学性能分析结果。利用这些试验结果和有限元模型结果,对本文所提出的计算方法进行验证。结果表明:(1)耗能核心钢板考虑其一定比例的有效高度为初始几何缺陷时,可较为准确模拟阻尼器受力性能,得到的有限元与试验结果误差较小;(2)提出的耗能阻尼器力学性能计算公式较为准确,其中阻尼器初始刚度、屈服荷载、屈服位移理论值与有限元模拟值和试验值的误差较小。

薄弱层设置耗能阻尼器支撑的钢框架模型振动台试验

设计制作了一个五层钢框架模型,在其第一层、第三层和第五层薄弱层分别设置摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器和粘弹性-摩擦阻尼器等三种耗能阻尼器支撑,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验。试验结果表明,耗能阻尼器支撑能够有效地控制结构的地震反应。

基于耗能连梁钢板阻尼器的高层结构耗能减振分析及应用

为改善传统连梁钢板阻尼器的适用性,提出了一种新型耗能连梁钢板阻尼器的设计方法,通过对阻尼器工作区域的划分与设计,使新型阻尼器充分发挥耗能作用,有效地提高了结构整体耗能能力。基于有限元软件ABAQUS模拟低周反复荷载作用下墙肢与阻尼器的应力应变状态,以验证所提出的新型阻尼器的设计方法及端部嵌固区的可靠性,并通过对原结构和实施耗能连梁钢板阻尼器结构进行弹塑性时程分析,探讨其改进后的抗震性能。研究结果表明,新型嵌固区构造不仅能够保证阻尼器与墙肢协同工作良好,还能大大降低施工难度;通过实施该阻尼器,可形成耗能连梁及抗震多道防线,在连梁钢筋混凝土部分损伤较为严重的情况下,仍能保证连梁具有一定的延性和耗能能力。

低屈服点钢抗震耗能阻尼器焊接工艺分析

随着建筑抗震技术在高层和超高层结构建筑抗震重点应用，用于制作耗能器的极低屈服强度钢的焊接技术日益受到重视。本文通过合理地选择焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数，完成了极低屈服点钢阻尼器的焊接制作，成功运用于工程实际中，为今后低屈服点钢的制作焊接提供借鉴。

双向耗能型阻尼器参数化分析及减震性能研究

由于风荷载和地震作用方向的不确定性,要求安装在巨型悬挂复合支撑体系主结构和子结构间的阻尼器具有能够消耗任意方向输入的风或地震能量的机能。因此提出了一种双向耗能型阻尼器,介绍了其结构形式和工作原理,利用非线性理论和ANSYS软件对弯曲、拉压变形和剪切变形模型进行分析,得出相关力学参数。通过分析可知,计算得到的力学参数可靠,并基于此参数模拟阻尼器的恢复力模型,同时对安装该阻尼器的巨型悬挂复合支撑体系进行地震响应弹塑性时程分析,讨论其减震性能。

基于能量分析的MSCSS附加阻尼器参数研究

基于巨子型有控结构体系(Mega-Sub Controlled Structure System,即MSCSS)的弹塑性能量分析,以结构位移控制率、加速度控制率和阻尼器耗能比作为MSCSS的三个抗震性能指标,分别研究了三个抗震性能指标在地震作用下沿附加阻尼器参数的变化规律,同时提出了一种评价MSCSS抗震性能的综合指标,给出了四种指标分别取最优值的附加阻尼器参数,比较了四种指标最优的MSCSS响应与能量结果,并分析了它们对地震动的敏感性。研究表明:以阻尼器耗能比作为MSCSS抗震性能指标具有同时控制位移响应和加速度响应的优点,综合指标吸取了三个抗震性能指标的优点,综合指标最优的MSCSS抗震性能最好,且对地震动的敏感性最小。

浅析耗能剪切型连梁阻尼器在大型场馆类项目中的应用

针对目前消能减震技术中新兴的连梁阻尼器技术,结合郑州博物馆新馆项目实际应用阐述其特点。连梁阻尼器作为剪力墙中的可更换构件在郑州市博物馆新馆项目结构形式采用型钢(钢筋)混凝土框架+抗震墙(筒)体系,共设计10个核心筒,核心筒剪力墙为实腹钢板剪力墙。通过结构计算和深化设计,耗能连梁阻尼器技术的应用能够极大的降低结构施工风险,以较少措施费用的投入,降低施工管理过程中不可遇见的风险因素,从而达到节约施工成本,确保工程质量,确保施工安全的目的。本文结合实际对连梁阻尼器的工作状况进行研究,总结阻尼器对结构性能的影响,探索现场施工工艺,为后续联肢剪力墙结构体系的研究与工程应用提供资料和数据支撑。

极低屈服点钢耗能阻尼器试验与模拟分析

极低屈服点钢的力学性能是屈服点较低,强度稳定,变形能力强,因此极低屈服点钢的应用成为结构变形耗能的一个重要途径,本文对低屈服点钢阻尼器耗能减震结构进行了试验及模拟分析,并介绍实际在工程中的应用情况。

空间网格结构风振抑制的阻尼器位置与数量寻优

针对空间结构振动抑制问题,基于经典遗传算法提出改进算法,进行阻尼器的位置寻优和数量寻优.通过对变异概率的调节,增强了改进算法跳出局部陷阱的能力,使之可准确找到全局最优解.通过提高编码效率、筛选初始种群分布等有效措施提高了算法收敛速度.所构造的适应度函数,可实现阻尼器杆件数量和位置的同步寻优.对影响结构振动抑制的各参数进行数值分析,并以空间网壳结构为例,利用改进遗传算法进行寻优计算和结果讨论,得出在一定荷载条件下空间网格结构阻尼器杆件的优化布置规律.

铅-橡胶阻尼器的试验研究

通过４种外径相同但铅芯直径不同的８个铅－橡胶阻尼器的低周往复水平荷载试验，研究影响铅－橡胶阻尼器性能的主要因素，得到了这种阻尼器的初始刚度、屈服刚度和等效阻尼比的变化规律。试验结果还表明，铅－橡胶阻尼器即使在很小的剪切变形下也具有较高的耗能能力。

设置摩擦阻尼器的钢框架模型振动台试验研究

设计制作了一种活塞式常摩擦力阻尼器,并进行了理论分析,在此基础上设计制作了一个5层钢框架模型,在其第1层、第3层和第5层薄弱层分别设置摩擦阻尼器支撑,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验。试验结果表明,摩擦阻尼器能够有效地控制结构的地震反应。

基于阻尼耗能技术的土木结构振动控制

本文对近几十年来基于阻尼耗能技术的振动控制技术,诸如粘滞阻尼器、金属阻尼器和颗粒阻尼技术等进行了回顾与总结。

耗能阻尼器参数对其减震性能的影响研究

针对耗能阻尼器参数对其减震性能的影响,采用SAP 2000中的连接单元来模拟耗能阻尼器,摩擦阻尼器采用Wen模型单元,黏滞阻尼器采用Maxwell模型单元,在MATLAB软件平台上编制了MATLAB与SAP 2000的接口程序,采用时程分析,分别计算了摩擦阻尼器结构和黏滞阻尼器结构在地震作用下结构控制效果指标沿参数的变化规律,给出了二者的较优结果并比较了二者的控制效果。结果表明:耗能阻尼器参数对其减震性能有重要影响,当参数取得足够合理时,摩擦阻尼器和黏滞阻尼器对结构的位移和加速度都能起到有效控制,但控制效果有差异。

开孔钢板耗能阻尼器受力性能试验研究

为解决现有金属阻尼器普遍存在耗能效率低、占用空间大等问题,提出了开孔钢板耗能阻尼器。该耗能阻尼器由耗能核心钢板、Y形约束钢板、凹形约束钢板、约束钢条等部件组成。采用低周反复加载的试验方法对其进行力学性能试验,研究该阻尼器的滞回与疲劳性能。结果表明:当约束钢板、钢条为核心板提供的面外刚度较大时,阻尼器的滞回曲线饱满,耗能能力优良;在滞回与疲劳加载方式下,该耗能阻尼器的破坏均由核心板长条孔裂纹断裂所引发,且在疲劳加载方式下,耗能阻尼器核心板的损伤累积更多,导致破坏时断裂部位更多;阻尼器在3.0倍屈服位移循环加载30次后,仍能正常工作;在5.0倍屈服位移循环加载下,能承受18次的循环加载;耗能阻尼器在疲劳加载过程中,其最大(最小)阻尼力、零位移对应的最大(最小)阻尼力、零力对应的最大(最小)位移、滞回曲线最大(最小)面积与均值的最大相差百分比分别为5.11%、8.16%、5.91%和3.19%,满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》中小于15%的要求。

建筑抗震用低屈服点钢的生产与应用

随着耗能减震技术在高层及超高层钢结构建筑抗震设计中的应用,用于制作消能阻尼器的低屈服强度钢日益受到重视。通过合理的成分设计及轧制工艺,宝钢研制出可用于制作耗能阻尼器的系列低屈服强度钢,并成功实现了批量生产和工程应用,同时对其进行了包括力学性能、物理性能、焊接及应用等性能研究,论述了低屈服点钢应用技术的发展情况,为低屈服点钢的推广应用提供了借鉴。