Research on seismic performance and design method of combined steel lead energy dissipation structure(Ⅰ)

A new combined steel lead damper (NCSLD) was presented. Construction and working mechanism of NCSLD were introduced,pseudo-static tests of the small size dampers which would be used in the subsequent shaking table tests were carried out for the study of mechanical properties of NCSLD using electro-hydraulic servo press-shear machine. Processing technology of the damper was improved. Shaking table tests under two-dimensional excitation on structural aseismic control of a one-story structure model were carried out using the small size NCSLD; parameters of the structure and shaking table were also introduced. Results indicate that process improvement is beneficial to the implementation of working mechanism of the damper,NCSLD has full hysteresis loop which takes on bilinearity,NCSLD has obvious energy dissipation effect and it can control structural seismic response effectively.

四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明:在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.

摩擦阻尼器组合支座的隔震优化对比

为解决一种摩擦阻尼器组合隔震支座的有效性及计算方法的问题,研究了用于结构设计有限元建模的组合元件计算模型,包括水平向、竖向刚度和滞回模型。使用有限元软件SAP2000,对比研究了布置有该组合支座的优化隔震方案和传统橡胶支座的隔震优化方案在高宽比不同的高层框架剪力墙筒体结构的抗震性能。结果表明:与传统隔震支座方案相比,组合隔震支座隔震方案可适当延长结构自振周期,减小隔震层侧移,有效降低支座拉应力,提高支座的抗倾覆能力和支座耗能,还可有效降低上部结构的层间剪力及侧移等地震响应,证明组合隔震支座方案较传统隔震支座方案综合性收效明显。

一种新型组合式弯曲型金属阻尼器性能研究

为解决U形阻尼器承载能力低、耗能性差的问题,文中提出了由U形金属板与X形金属板组成的一种新型组合式弯曲型金属阻尼器,基于随动强化模型对阻尼器进行静力循环模拟加载,采用ABAQUS软件进行仿真研究,发现组合式金属阻尼器滞回性能和承载能力均有提高,比U形阻尼器承载能力提高了24%,根据材料屈服强度的理论分析,当X形金属板的材料屈服应力大于307.38 MPa时,组合式金属阻尼器可实现双级屈服效果,仿真中选用Q235B钢U形板和Q345B钢X形板,组合式金属阻尼器取得了较好的双阶段屈服效果。

基于能力谱的弯剪复合型金属阻尼器加固既有混凝土框架性能化抗震设计方法

随着近年来中国对建筑结构的抗震性能要求不断提高,既有混凝土框架难以满足多水准抗震性能标准的要求,采用金属阻尼器加固既有混凝土框架可显著提高其抗震性能,有利于满足现有抗震性能目标,然而目前对于相应的的性能化抗震设计方法研究尚不充分。该文提出了基于能力谱的金属阻尼器加固既有混凝土框架抗震性能化设计方法,为了实现不同烈度地震下的多性能水准目标,采用具有多阶屈服特征的弯剪复合型金属阻尼器。基于对既有混凝土框架的静力推覆分析,将框架的推覆曲线转化为等效的双折线能力谱,设定加固后结构在多遇、设防和罕遇地震下的层间位移角性能目标,确定结构能力谱曲线和需求谱曲线的交点。考虑金属阻尼器进入屈服阶段后的附加阻尼比,计算出结构在不同烈度地震下的等效阻尼比,根据性能点计算出金属阻尼器剪切和弯曲芯板的屈服承载力。基于上述设计方法对4层、6层和9层既有混凝土框架进行加固,通过OpenSees软件建立弹塑性分析模型,并通过试验结果验证了模型的准确性,通过时程分析结果表明了加固后的结构满足预定的性能目标,证明了提出的设计方法的可靠性和有效性。该文研究成果将为金属阻尼器加固既有混凝土框架的抗震设计提供理论依据。

节流多囊组合结构阻尼器设计及特性研究

针对管路流量与压力脉动的问题,论文设计节流多囊组合结构阻尼器,孔板结构主要对高频脉动流体发挥节流阻尼作用,多囊结构主要对低频脉动流体发挥阻尼衰减作用,如此以来,使得阻尼器能够在较宽的频率范围内发挥较好的衰减作用,能够有效拓宽阻尼器的工作频带。通过试验研究发现,所研制的节流多囊组合结构阻尼器对流体脉动频率35Hz~77Hz范围内的脉动流体,综合衰减作用可达78%以上,具有较宽的工作频带;通过对节流多囊组合结构阻尼器内的五个皮囊分别保持不同的初始充气压力时,阻尼器能够在较宽的频率范围内保持较好的衰减率。

风、冰荷载联合作用下的海上单桩风机结构TMD减振控制模拟

寒冷地区海上风机结构受到复杂环境荷载作用,易出现振动安全性问题。文章以某6.45 MW海上单桩风机结构为例,施加风、冰荷载联合作用,对比分析多重调谐质量阻尼器(MTMD)系统减振前后的结构振动响应。结果表明:风、冰荷载会引起风机塔架的剧烈振动响应,最大位移响应出现在风机塔顶,最大加速度响应出现在结构二阶振型幅值点附近;除了前两阶频率,风、冰荷载还会激起塔架结构的更高阶响应;同时控制结构一二阶频率的MTMD方案可有效控制塔架位移、加速度和倾覆力矩响应,减振效果明显,但调谐质量阻尼器(TMD)装置存在频率敏感性,无法控制更高阶频率引起的结构振动响应。

组合消能减震技术在工程项目中的应用与研究

随着消能减震技术发展日趋成熟,基于结构性能需求的各种消能器产品应运而生。目前建筑市场应用较广泛的消能器主要包括位移型和速度型两种。根据项目应用实际情况,大部分减震项目使用的消能器类型单一,未能结合不同结构体系的特点、需求及限制进行消能减震机理及效率研究,且经济性一般。在设计日趋精细化形势下,提出基于结构性能需求的组合消能减震技术,即针对不同结构体系、不同楼层等根据性能需求“量身定制”相应类型的消能器,以最大程度发挥不同类型消能器减震效率及共同作用的一种组合减震技术。两个不同工程实例的研究结果表明:相比传统单一消能器方案,组合消能减震技术可根据结构特点及性能需求,为不同阶段及设计水准下的结构提供附加刚度及附加阻尼,“量身定制”消能器减震机理明确且减震效率、经济性均较好。

排烟防火阀联动控制消防风机的措施探讨

针对GB55036-2022 《消防设施通用规范》第11.1.5条、第11.3.5条,关于任一排烟阀或排烟口开启后,应联动启动排烟风机、补风机,任一排烟防火阀自行关闭后,应联锁关闭相应排烟风机、补风机的规定,结合暖通专业对同一排烟系统服务多个防烟分区的实际工艺要求,分析排烟风机、补风机的联动控制信号优先级,通过调整消防联动控制系统中排烟系统控制逻辑,修改排烟风机、补风机的控制电路,提出一种切实可行且满足上述规范要求的控制措施。

黏滞-软钢阻尼器组合系统的协同减震性能研究

为验证大跨度桥梁纵向黏滞-软钢阻尼器组合系统的协同工作机理和减震效果,首先设计制作黏滞-软钢阻尼器组合系统试验模型,通过试验测试分别获得黏滞阻尼器和软钢阻尼器的力学参数;然后开展组合系统滞回试验,并将试验结果与Matlab仿真结果进行对比分析;最后以单自由度体系为例,仿真分析组合系统的协同减震性能,并与单独使用黏滞阻尼器的减震效果进行了比较。结果表明:黏滞-软钢阻尼器组合系统中阻尼器性能稳定,滞回曲线饱满,锁定装置工作可靠;组合系统可以实现低速下黏滞阻尼器工作和高速下由锁定装置切换至软钢阻尼器工作的设计理念,仿真模拟与试验结果基本一致;单自由度体系算例中,组合系统具有良好的协同减震性能,且优于黏滞阻尼器。

文丘里阀与文丘里管蝶阀组合在排风柜变风量控制系统中的应用研究

文丘里阀和文丘里管蝶阀组合作为实验室通风系统中常用的风量控制设备,广泛应用于各类型排风柜变风量控制系统和受控环境压力控制系统中。本文基于流量特性、压力无关性、可调比、控制精度、响应时间、防腐工艺等方面对2种风阀的性能及其在排风柜变风量控制系统中的适用性进行研究,得出了在排风柜变风量控制系统中2种风阀的应用特点和适用范围。

高层建筑消能减震技术应用研究——以某疾控中心应急大楼为例

《建设工程抗震管理条例》(国务院令第744号)^([1])对重要建筑的承载力、变形以及构件损伤方面的性能目标提出了更高的要求,常规抗震方法设计此类结构有一定的难度。结构减震设计可以通过提供阻尼,比较有效地实现重要结构的抗震性能指标。以某疾控中心应急大楼为例,利用弹塑性动力时程分析方法,分别对采用BRB、采用VFD以及采用两者组合三种减震方案进行分析。通过对设防地震、罕遇地震下的层间位移角和基底剪力的比较,得出如下结论:BRB方案能有效控制结构在设防和罕遇地震下的层间位移角,但在设防地震作用下基底剪力略有增大;VFD方案在设防和罕遇地震下,均提供了较高的附加阻尼比,有效降低了结构的层间位移角和基底剪力,但在罕遇地震下,对结构位移的控制相对较弱;组合方案发挥了更好的性能优势,层间位移角和基底剪力显著降低。

低摩擦型建筑摩擦摆与黏滞阻尼器组合减隔震地震反应影响分析

介绍摩擦摆的力学特性及性能优势,结合甘肃陇南区某新建幼儿园项目,阐述常规摩擦摆设计中高、低摩擦型摩擦摆组合设计特点,并提出采用低摩擦型摩擦摆配合黏滞阻尼器和低摩擦型大曲率半径摩擦摆配合黏滞阻尼器等两种设计方案,结合多工况下罕遇地震弹塑性时程结果进行数值分析。分析表明:在罕遇地震作用下黏滞阻尼器相较于低摩擦型摩擦摆具有更高的耗能效率,采用黏滞阻尼器配合低摩擦型摩擦摆组合使用较常规设计方法具有更好的减震效果,通过增大曲率半径可延长隔震结构基本周期,降低地震能量输入,同时采用黏滞阻尼器限制隔震结构罕遇地震位移,可在相同位移条件下,得到相较常规设计方法更高的结构阻尼比,可同时大幅降低上下支墩及上部结构楼层剪力。

几种常见阻尼器的减振特性分析

本文对存在干摩擦阻尼、粘性阻尼和c.x2阻尼系统的自由振动及受迫振动特性进行了解析及数值计算,得到干摩擦阻尼系统自由振动的加速度响应在速度零点有一突变,这一变化量为定值,且只与系统固有频率ωn及摩擦当量位移xk有关。分析比较了干摩擦阻尼、粘性阻尼及c.x2阻尼的减振特性,并重点分析了粘性阻尼与c.x2阻尼在抗振及减振方面的特性,分析了组合阻尼的减振效果,为工程减振基于不同类型阻尼相结合的新型阻尼器的开发提供指导意义。

铅橡胶复合阻尼器的性能试验研究

介绍作者提出的铅橡胶复合阻尼器的构造与耗能原理。通过不同形状、不同大小铅心的 8个铅橡胶复合阻尼器的循环荷载试验 ,研究了频率、应变幅值、循环次数、铅芯直径、竖向压力等对铅橡胶复合阻尼器的影响规律。研究结果表明 ,铅橡胶复合阻尼器工作性能稳定 ,耗能性能和抗疲劳性能好。

钢管铅芯阻尼器性能分析研究

钢管铅芯阻尼器具有耗能性能优良、工作性能稳定、工作机理明确、构造简单合理,且布置安装方便和造价便宜的特点。本文介绍该阻尼器的构造形式、工作机理、布置形式及特点,建立有限元模型分析不同的构造参数对该阻尼器性能的影响,提出钢管铅芯阻尼器的设计建议。研究结果表明:随高宽比增大,屈服力、屈服刚度和屈服后刚度减小,屈服位移和延性增大;随厚径比增大,屈服力、屈服刚度和屈服后刚度增大,延性减小,屈服位移变化不明显;随加强厚度比增大,屈服后刚度增大,延性减小,其它性能参数变化不明显;加强长度比和挤压率的变化对钢管铅芯阻尼器各性能参数影响一般。根据各参数对钢管铅阻尼器力学性能的影响规律,给出该阻尼器各设计参数的优化取值范围。

基于磁流变阻尼器的多单体组合隔震结构模糊控制研究

提出了一种新的组合结构振动控制体系——多单体组合隔震结构,建立了力学模型及运动方程。基于瞬时最优控制算法,将控制力表达成阻尼力的形式,用磁流变阻尼器充当控制器,运用模糊控制方法对其进行控制。通过计算机仿真分析,并运用LQR控制与之进行对比。研究结果表明,这种组合隔震结构体系的控制效果明显,各结构的地震响应都有明显降低。采用模糊控制不需要建立精确的计算模型,并能达到与LQR控制相接近的控制效果。用磁流变阻尼器充当控制器减少了能量输入,在结构2与结构3之间安装弹簧-阻尼器使控制更容易实现。

一种组合型质量阻尼器的振动台试验研究

基于液体调谐和颗粒碰撞协同减振的原理,提出一种组合型质量阻尼器,并对其开展振动台试验的初步研究。对比考察某单自由度结构不附加、附加组合型质量阻尼器、附加传统质量阻尼器和附加传统液体阻尼器在三种不同地震波激励下的动力响应,验证组合型质量阻尼器的减振工作性能。试验研究表明:无论是从峰值加速度衰减率,还是均方根加速度衰减率来看,新型组合型质量阻尼器的减振性能基本优于传统质量阻尼器;传统阻尼器的减震效果更易受激励地震波特性的影响;组合型质量阻尼器在全频带内均有减震效果,低频内减震效果更佳;且其减震效果对地震波幅值变化不敏感,系统鲁棒性较好。

组合式铅橡胶复合阻尼器的性能试验研究

研究提出了组合式铅橡胶复合阻尼器，对该阻尼器的力学性能和疲劳性能进行了试验研究，分析了频率、应变幅值、铅芯直径、循环次数对阻尼器性能的影响规律。研究结果表明，组合式铅橡胶阻尼器具有很好的工作性能和耗能性能。

武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁和桥塔纵向列车制动响应智能控制的理论与关键技术

研究MR阻尼器对武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动响应智能控制的理论与应用的关键技术,此技术已获取多个国家发明专利授权。文中在获取列车制动引起的天兴洲大桥主梁节点上的作用力时程的基础上,建立了MR阻尼器对漂浮型铁路斜拉桥主梁和桥塔纵向列车制动响应智能控制的基本方程和仿真分析方法,提出效果明显优于"被动-开"控制的改进的固定增量半主动控制策略。与此同时,对天兴洲大桥应用的目前世界上出力最大的500kN磁流变液阻尼器的稳定性、耐磨损寿命要求、设计制作的关键技术以及性能试验进行了研究。并在正确识别500kN磁流变液阻尼器参数的基础上,对武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动响应的智能控制进行仿真设计。结果表明,MR阻尼器的智能控制能有效地抑制天兴洲大桥主梁和桥塔的纵向列车制动响应,以保证大桥的安全和正常使用。