金屬阻尼器和粘滯阻尼器兼用結(jié)構(gòu)的減震性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的抗震方法是通過增加建筑結(jié)構(gòu)的橫截面尺寸來抵抗地震作用，其結(jié)構(gòu)自調(diào)節(jié)能力差，難以修復(fù)和不經(jīng)濟(jì)。能量耗散結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部安裝金屬，粘性阻尼器等代替結(jié)構(gòu)的損壞。從而在地震作用后，使主體結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加耐久安全。隨著消能減震結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，關(guān)于只加單一阻尼器的研究已很成熟，但兩種阻尼器兼用時(shí)的性能研究還不完善。
　　針對(duì)這一現(xiàn)狀，筆者先通過性能曲線法計(jì)算出單獨(dú)加粘滯阻尼器以及金屬阻尼器時(shí)滿足目標(biāo)位移降低率Rd的投放量。然后將之

2、前算出的單一阻尼器投放量進(jìn)行組合，進(jìn)行反復(fù)時(shí)程反應(yīng)分析法計(jì)算檢驗(yàn)性能，找出減震性能優(yōu)于投放單一阻尼器時(shí)的最佳兼用組合，既可以發(fā)揮附加單一阻尼器時(shí)的優(yōu)勢又可避免附加單一阻尼器時(shí)的不足。黏滯阻尼器（Viscous Fluid Damper，簡稱VFD）是一種速度相關(guān)型阻尼器。液體的阻尼力和位移（相位差和近似值）不同，從而形成近似橢圓的滯回能量耗散曲線，達(dá)到能量耗散的目的。同時(shí)，粘性阻尼器具有不提供附加剛度，較少受激勵(lì)頻率和溫度影響的優(yōu)點(diǎn)，因

3、此粘性阻尼器廣泛用于能量耗散設(shè)計(jì)。金屬阻尼器主要是利用金屬進(jìn)入彈塑性屈服狀態(tài)產(chǎn)生變形進(jìn)行耗能，具有安裝簡便，耐久性高，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。金屬阻尼器可以為具有附加阻尼的建筑結(jié)構(gòu)提供額外的剛度。通過良好的滯回性能，消耗地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的安全。因?yàn)槠滹@著的減震效果，因此被用于新建建筑的減震控制，也用于舊建筑的維修加固。軟鋼阻尼器具有穩(wěn)定的滯回特性，具有良好的低循環(huán)疲勞特性。軟鋼阻尼器不受環(huán)境溫度的影響，其實(shí)際應(yīng)用在項(xiàng)目前景寬廣。通

4、常，金屬阻尼器適用于所有類型的建筑結(jié)構(gòu)。但對(duì)于金屬能量消散器，對(duì)相對(duì)位移的要求相對(duì)較大。因此，金屬阻尼器更適用于柔性結(jié)構(gòu)。
　　本文建立20層鋼框架結(jié)構(gòu)模型，通過設(shè)定結(jié)構(gòu)自振周期、樓層剛度分布系數(shù)，得到20層鋼框架模型的剛度分布。將日本規(guī)范計(jì)算的剪力與國內(nèi)振型分解法計(jì)算得的剪力進(jìn)行比較，兩種方法計(jì)算結(jié)果很接近。利用自編程序，采用BCJ L2地震波對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行時(shí)程分析，得出原結(jié)構(gòu)層間位移角、層間位移不滿足目標(biāo)要求。
　　結(jié)構(gòu)附

5、加金屬阻尼器后，可以明顯減少主結(jié)構(gòu)的層間位移、層間位移角，使得位移降低率達(dá)到目標(biāo)值要求，可見金屬阻尼器有良好的耗能減震效果。結(jié)構(gòu)附加粘滯阻尼器后能夠較好的控制結(jié)構(gòu)的絕對(duì)位移，層間相對(duì)位移以及最大加速度等地震響應(yīng)。用減震性能曲線法配置阻尼器的數(shù)量可以有效的減少地震動(dòng)作用下層間位移之間的偏差，從而避免地震損傷集中在某些層中。通過性能曲線法可以對(duì)多質(zhì)點(diǎn)體系主結(jié)構(gòu)中的阻尼器數(shù)量進(jìn)行有效的配置，省去了以往設(shè)計(jì)中需要反復(fù)試算的大量運(yùn)算過程，有一定的

6、工程實(shí)用意義。
　　原結(jié)構(gòu)在兼用兩種阻尼器時(shí)，加金屬阻尼器樓層最大層間位移要小于單獨(dú)使用金屬阻尼器時(shí)的最大層間位移，加粘滯阻尼器樓層最大層間位移要大于單獨(dú)使用粘滯阻尼器時(shí)的最大層間位移。下部樓層布置粘滯阻尼器，上部樓層布置金屬阻尼器可以有效控制結(jié)構(gòu)的加速度；在結(jié)構(gòu)的下部1/3樓層投置粘滯阻尼器，上部2/3樓層投置金屬阻尼器，可以有效的發(fā)揮金屬阻尼器降低層間最大位移的優(yōu)點(diǎn)，又可以避免單獨(dú)附加金屬阻尼器時(shí)加速度增加的不足。