鉛擠壓阻尼器的研制及結(jié)構(gòu)消能減震相關(guān)問題的研究.pdf

1、消能減振技術(shù)的實(shí)施方法是把結(jié)構(gòu)物的某些非承重構(gòu)件設(shè)計(jì)成消能元件，或在結(jié)構(gòu)物的某些部位裝設(shè)阻尼器。在強(qiáng)風(fēng)或強(qiáng)震作用下，這些消能元件或阻尼器首先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大的阻尼，大量耗散能量，使主體結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)減小，有效地減輕結(jié)構(gòu)的變形和損傷。性能優(yōu)良的阻尼器及理論方法是消能減震技術(shù)得以順利實(shí)施的關(guān)鍵。本文總結(jié)了近年來國內(nèi)外學(xué)者在消能減震方面的研究成果，研究了鉛擠壓阻尼器及相關(guān)減震理論，具體研究了以下幾個方面的內(nèi)容：研制了鉛擠壓阻尼器，闡述

2、了鉛擠壓阻尼器的構(gòu)造、組成。分別用解析法和有限元法研究了鉛擠壓阻尼器的計(jì)算方法。介紹了鉛擠壓阻尼器的試驗(yàn)加載系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)加載方案，采用不同控制振幅和控制頻率相組合的方式對鉛擠壓阻尼器進(jìn)行了詳細(xì)地試驗(yàn)研究。根據(jù)試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，計(jì)算了不同頻率、振幅條件下阻尼器的阻尼比和剛度，分析了頻率、振幅對阻尼器參數(shù)的影響，得到了鉛擠壓阻尼器的滯回模型，對比分析了試驗(yàn)研究與理論研究的結(jié)果。闡述了鉛擠壓阻尼器在結(jié)構(gòu)中的安裝方式，提出了鉛擠壓阻尼器與支撐

3、串聯(lián)時的滯回模型，研究了該滯回模型參數(shù)的計(jì)算公式；研究了將鉛擠壓阻尼裝置等效成阻尼比和剛度系數(shù)的方法，建立了消能裝置的通用等效計(jì)算公式；采用Bouc-Wen模型將存在折點(diǎn)的滯變模型轉(zhuǎn)化成連續(xù)模型；對比分析了等效模型與精確模型的計(jì)算結(jié)果。介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)，分析了剪力墻的力學(xué)性能及其在抗震設(shè)計(jì)中的作用，研究了剪力墻在強(qiáng)震中的振動反應(yīng)及可能出現(xiàn)的破壞形態(tài)?？偨Y(jié)了剪力墻結(jié)構(gòu)減震的研究現(xiàn)狀，分析了各種減震方法的優(yōu)勢和缺陷。提出了沿豎向開

4、縫、設(shè)剛性牛腿，并沿豎向布置阻尼器的新方法。闡述了剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論，分析了豎向阻尼減震剪力墻的受力、變形特征，建立了計(jì)算模型，提出了計(jì)算方法，推導(dǎo)了豎向阻尼減震體系的運(yùn)動方程，該方程考慮了樓層水平運(yùn)動和轉(zhuǎn)動的藕合作用。為對豎向阻尼減震體系的消能效果進(jìn)行分析，采用離散方法，建立了體系的相對能量平衡方程，推導(dǎo)了各能量項(xiàng)的計(jì)算公式。運(yùn)用算例對豎向阻尼體系在地震激勵下的反應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算分析，列舉了各樓層的水平位移反應(yīng)、樓層轉(zhuǎn)角反應(yīng)、最大水平位

5、移、最大轉(zhuǎn)角位移等，并與未設(shè)阻尼器的原結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析，沿豎向設(shè)置阻尼器可大幅減少結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)地震反應(yīng)；運(yùn)用文中建立的公式對結(jié)構(gòu)的地震輸入能量和阻尼器消耗的能量進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，在豎向減震體系中，阻尼器消耗了絕大部分的地震能量。阻尼器在各樓層的布置方式和數(shù)量對結(jié)構(gòu)振動控制的影響是非常顯著的，阻尼器布置得合理，可在阻尼器數(shù)目盡可能少的情況下，獲得盡可能好的減震效果。文中設(shè)計(jì)了四種優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)計(jì)算了