环形剪切软钢阻尼器在受控结构中的位置优化

为了探究环形剪切软钢阻尼器在受控结构中的位置优化,提出了结构阻尼器减震率灵敏度的概念,在MATLAB中以3种地震波作用下的混凝土框架结构为研究对象,计算结构在水平地震加速度激励下的位移时程响应,得出了每层结构对阻尼器的减震率灵敏度,以层间位移角不超限为优化目标,通过撤去减震率贡献较低楼层的阻尼器实现对阻尼器的位置优化,同时在相同条件下使用逐层布置法对受控结构进行环形剪切软钢阻尼器的位置优化。结果表明,文中优化效果与逐层布置法一致,证明了此方法的可行性,优化后结构各项位移均有明显的降低,其中最大层间位移角降低了72%,El-Centro波下的结构顶层52号节点位移降低了70.81%,Taft波下的优化布置方法明显优于逐层布置法。

剪力墙竖向连接软钢阻尼器滞回性能试验研究

提出应用于剪力墙竖向韧性连接体的易拆装的拉压耗能软钢阻尼器.为了研究拉压荷载作用下该阻尼器的滞回性能,基于杠杆原理,设计制作能放大加载位移的高承载销轴-钢梁加载装置和3对不同耗能肢形状的试件,模拟阻尼器的螺栓连接边界和拉压往复受力过程.将阻尼器试件同条件依次安装并开展拟静力循环往复加载试验,研究试件的破坏模式、强度及变形能力、耗能特性及螺栓连接的可靠性,获得试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、承载力及延性系数等.对阻尼器的耗能承载能力进行评价分析,研究耗能肢型体参数对力学性能的影响.建立有限元模型,模拟阻尼器的失效行为.结果表明,阻尼器以耗能肢屈曲为典型破坏模式,Z型耗能肢阻尼器与其他2种耗能肢形状的阻尼器相比,具备更好的防屈曲性能和耗能能力,能够发挥低屈服点钢材的力学性能,震损后可以快速更换.

基于ABAQUS/FE-SAFE的剪切型软钢阻尼器疲劳分析

为研究剪切型软钢阻尼器的疲劳性能,基于非线性分析软件ABAQUS对剪切型软钢阻尼器进行建模并对其进行拟静力循环加载分析,根据得到的应力分布云图和等效塑性应变云图确定其危险位置;分析了在实际工程应用条件下阻尼器产生薄膜效应的原因,及其对耗能性能及疲劳性能的影响。在拟静力分析结果的基础上,运用FE-SAFE软件对剪切型软钢阻尼器进行超低周疲劳寿命分析,得到阻尼器的危险部位以及对数寿命云图,分析结果可为后续相关阻尼器构造设计和优化提供参考。

提高连肢墙抗震性能的连梁耗能构件关键技术

鉴于连肢剪力墙结构破坏机理及连梁在连肢剪力墙结构中的特殊作用,提出采用耗能减震方法提高罕遇地震作用下剪力墙结构性能的抗震设计思想,并设计出一种实用的新型软钢耗能构件及其代替或附加于连梁上的构造方案,以提高剪力墙结构的抗震性能。动力弹塑性计算结果表明,该新型软钢耗能构件耗能效果良好,罕遇地震作用下剪力墙的抗倒塌性能得以提高。

环形剪切开孔软钢阻尼器的设计及力学分析

为了改善矩形剪切钢板阻尼器在剪力作用下塑性分布不均且容易出现四周应力集中现象,提出了一种环形剪切开孔软钢阻尼器。利用ANSYS软件建立了该阻尼器的数值模型,并对其进行了力学分析。分析过程中分别考虑了钢板厚度、开孔数量和孔径大小等参数。研究结果表明:环形剪切开孔软钢阻尼器屈服位移较小,滞回曲线饱满且稳定,耗能能力强。阻尼器的初始刚度、最大恢复力及等效粘滞阻尼系数随着钢板厚度的增加而增大。开孔率不超过18%时,其初始刚度、最大恢复力及等效粘滞阻尼系数随着开孔数量和孔径大小的增加变化不大,说明阻尼器设计较为合理。最后,通过分析给出了该阻尼器的恢复力模型,并利用数值分析结果进行验证,显示其吻合度较高,能准确地描述该阻尼器的力学特性。

环形剪切开孔软钢阻尼器参数优化设计

为了提高环形剪切开孔软钢阻尼器耗能能力,对阻尼器的相关参数进行了优化设计。其中,阻尼器的钢板厚度和开孔率为设计变量,耗能性能为优化目标,同时阻尼器总用料为约束条件。首先基于Kriging代理模型,通过拉丁超立方抽样设计和有限元分析,建立阻尼器耗能性能与其参数之间的函数关系;然后应用遗传算法,对阻尼器的几何参数进行全局寻优,从而得到阻尼器最优参数组合。结果显示:所建立Kriging模型的预测响应值与数值分析得到的响应值之间的相关性r^(2)≥0.95,可见该模型具有较高的精度;经参数优化后的阻尼器,其耗能性能提高了6.2%,同时总用料降低了5.4%。利用此优化设计方法,不仅提高了该阻尼器的性能,同时降低了阻尼器的制作成本,实现了安全性与经济性的双重优化。

低屈服点钢在结构耗能减震中的应用

低屈服点钢的力学特点是屈服强度低,强度稳定,变形能力强,因此低屈服点钢的应用成为结构变形耗能的一个重要途径。对低屈服点钢在结构耗能减震中的应用现状进行介绍,提出低屈服点钢在弹性耗能结构中的应用方式,分析该弹性耗能铰的施工技术和耗能机理,为低屈服点钢的应用推广提供借鉴。

带分离式软钢耗能器开缝组合墙核心筒结构抗震性能研究

为了控制剪力墙尤其是核心筒剪力墙由于高宽比较小,地震作用下剪力墙底部损伤严重,提出带分离式软钢耗能器开缝组合墙,研究表明带软钢耗能器开缝组合墙是以弯曲破坏为主、延性较好的抗侧力构件。以一典型框架-核心筒高层结构为研究对象,以带软钢耗能器开缝组合墙替代部分传统剪力墙,从结构整体响应、构件材料损伤、结构耗能、地震易损性等方面对比组合墙结构与传统低矮剪力墙结构的抗震性能差异。分析结果表明:带软钢耗能器开缝组合墙核心筒结构与普通核心筒结构抗侧刚度相当。强震作用下,与普通剪力墙核心筒结构相比,开缝组合墙核心筒结构的底层剪力墙耗能减少44%,核心筒混凝土最大压应变下降29%,避免了结构出现严重损伤,显著降低了耗能过于集中底层剪力墙。对比两结构地震易损性,开缝核心筒结构在轻微损伤、中度损伤、严重损伤三个性能水准下的超越概率比普通核心筒结构分别下降了9.22%,65.24%,84.59%。研究证明了在高烈度区,以带软钢耗能器开缝组合墙替代核心筒结构剪力墙,可以有效解决强震作用下核心筒底部剪力墙损伤严重问题,框架-核心筒结构可以获得更高性能水准。

软钢阻尼器剪切刚度理论计算与数值模拟

提出一种考虑剪切变形的深梁模型和开孔板软钢阻尼器的截面简化方式,在此基础上推导出弹性剪切刚度的理论计算公式;考虑不同开孔率及钢板厚度,采用ABAQUS通用有限元软件对开圆孔、椭圆孔、弧形边3种开孔形式的23组软钢阻尼器试件进行数值模拟,并与理论计算结果对比;探讨了平面内双向开孔率、钢板厚度对软钢阻尼器弹塑性阶段剪切刚度退化的影响。结果表明:理论推导结果与数值模拟结果吻合良好,其中15组试件计算相对误差在10%以内,最大相对误差为23%,平均相对误差为7.5%,说明提出的计算模型与简化方法比较合理;在开孔板软钢阻尼器受剪切作用的弹塑性阶段,通过数值模拟发现,随着垂直于受力方向开孔率的增大,构件的剪切刚度退化速度呈下降趋势,即受力过程中瞬时刚度与初始刚度的比值整体上与垂直于受力方向的开孔率呈正相关;随着平行于受力方向开孔率的增大,试件剪切刚度的退化速度呈先下降后上升趋势;钢板厚度对剪切刚度退化速度的扰动较小,厚度越大,构件剪切刚度退化速度略有降低。

软钢阻尼器在钢结构加层中的减震性能研究

基于框剪结构采用钢结构直接加层后,结构的整体质量、刚度、周期等都会发生较大变化,对安装有软钢阻尼器和未设软钢阻尼器的加层钢结构运用有限元软件进行动力时程分析,分析表明:软钢阻尼器可以有效降低直接加层钢结构在罕遇地震下的反应,提高了结构的整体抗侧刚度,层间位移和层间剪力有显著的减小,较好地控制了钢结构直接加层产生的鞭梢效应现象,减震效果明显.

带分布式金属阻尼器开缝组合墙抗震性能研究

剪力墙尤其是核心筒剪力墙作为(超)高层建筑的主要抗侧力和承重构件,由于高宽比较小,破坏形式往往为脆性的剪切破坏,地震作用下剪力墙底部损伤严重,震后修复极其困难,修复费用昂贵。因此,为了对高宽比较小的剪力墙进行改善,控制剪力墙的损伤,本文提出一种新型的开缝耗能组合墙,并从承载力、变形能力、耗能能力与破坏形态等方面对比组合墙与传统低矮剪力墙的抗震性能差异。分析结果表明:两者在承载力相差不大的情况下,开缝耗能组合墙的极限位移为低矮剪力墙的3.23倍,延性系数为低矮剪力墙的2.16倍,耗能系数为低矮剪力墙的1.91倍,在破坏形式上也有了明显的转变,由低矮剪力墙的剪切破坏转变为了开缝耗能组合墙的弯曲破坏。

用于高墩的软钢剪切消能器节段模型参数分析

为指导新型组合箱形截面高墩中采用的软钢剪切消能器设计,采用ABAQUS软件建立新型组合箱形截面高墩典型节段的有限元模型,并利用前期试验结果对有限元模型进行验证。在此基础上,通过有限元参数化分析,探讨了软钢板屈服强度、高厚比和高宽比变化对节段模型滞回性能的影响规律。结果表明:软钢板的屈服强度或高厚比基本不会影响节段模型的骨架曲线、刚度退化曲线和耗能曲线,且屈服强度越大或高厚比越小,相应的水平极限承载力、初始刚度和耗能也越大;高宽比对节段模型的滞回性能有显著影响,当高宽比不大于1时,滞回曲线均较为饱满,当高宽比为1.5时,滞回曲线呈现明显的梭形,耗能能力不佳;此外,水平极限承载力、初始刚度和耗能能力均随高宽比的减小而显著增加。

剪切型软钢阻尼器焊接热影响研究

剪切型软钢阻尼器是由连接板、翼缘板、横向加劲肋和耗能板等4个构件组成,通过焊接技术组合起来的一种减震装置,在减震技术领域被广泛应用的低屈服点软钢阻尼器,各构件连接的技术和机理对阻尼器的工作性能有着直接的影响。运用数值模拟与盲孔法实验测量相结合的方式,以焊接电流为变量,进行焊接剪切型阻尼器的焊接残余应力分布规律的研究。结果表明:数值模拟结果和实际实验结果有较高的吻合度;在满足焊接要求的条件下采用较小焊接电流能有效降低焊接残余应力的分布;残余应力受纵向残余应力影响更大。

软钢阻尼器在建筑工程中的应用

本文主要介绍了软钢阻尼器在实际工程中的应用,基于软钢阻尼器的力学特性,对软钢阻尼器消能、减震性能的分析。并提出了软钢阻尼器耗能、减震技术有待进一步研究的相关问题。

双屈服点环形钢板剪切阻尼器力学性能与结构减震特性数值模拟研究

提出一种新型环形钢板剪切阻尼器(DASPSD),主要由上下两块连接板和两个环形金属阻尼器内外同轴套设构成,内、外环设有相应的连接件,该阻尼器具有双阶段工作和双级屈服耗能特性,有利于缓解框架结构的层间变形集中效应。首先,针对不同参数DASPSD开展了精细数值模拟研究,验证了该阻尼器的双阶段工作机制和双级屈服耗能特性,揭示了关键设计参数对DASPSD力学性能的影响规律。其次,基于弹塑性时程分析,明确了DASPSD相比于传统单阶U型阻尼器对于结构最大层间位移角和层间变形集中效应控制的优越性。

连梁软钢阻尼器设计及其多级耗能的实现

为了提高剪力墙结构的抗震性能,提出了一种安装在剪力墙连梁中部的连梁软钢阻尼器.为了满足不同的耗能需求,对阻尼器构造尺寸进行调整,使其具有多级耗能的效果,并通过有限元软件ABAQUS对连梁软钢阻尼器各项性能及其多级耗能效果进行研究.研究结果表明:连梁软钢阻尼器耗能性能优良,可以根据单个全域屈服型耗能元件性能参数组合叠加的方式,计算出连梁软钢阻尼器的性能参数;多级耗能连梁软钢阻尼器的初始刚度和级数由中间约束钢板的孔洞直径和个数确定;在全域屈服型耗能元件数量相同的情况下,相对于不具有多级耗能效果的连梁软钢阻尼器,多级耗能连梁软钢阻尼器具有初始刚度较低的优点,并且两者的承载力和耗能能力在加载后期相近.

剪切型软钢阻尼器对高烈度区框架结构的减震性能分析

剪切型软钢阻尼器可有效保护高烈度区的建筑结构,提高传统结构的性能。以某消能减震工程为背景,采用专业结构有限元软件SAP2000对该结构进行了小震作用弹性及大震作用下的弹塑性时程分析。对比传统抗震结构与消能减震结构的动力响应,计算分析结果表明,软钢阻尼器可大量吸收地震能量,同时阻尼器的滞回耗能稳定,并使结构在大震作用下的位移比降低至75%以下,达到预期的性能目标。

消能减震技术在高烈度区学校建筑中的应用

为满足学校建筑大空间的使用要求,学校建筑通常采用框架结构形式,针对高烈度区学校建筑的设计难点,如梁柱截面尺寸过大、超筋严重等,提出采用防屈曲耗能支撑和剪切型软钢阻尼器组合方案。并通过实际项目案例分析,对比传统方案和消能减震方案的优劣,结果表明消能减震方案既不影响建筑使用功能,又能大大提高结构的抗震性能,同时较传统方案节约成本。