設置軟鋼阻尼器的鋼框架消能減震性能研究.pdf

1、本研究針對設置軟鋼阻尼器中高層鋼框架的消能減震性能，以設計的兩個鋼框架模型為基礎，將其簡化為質點系模型，利用Fortran語言編制了非線性時程分析法程序，通過調整阻尼器的參數(shù)（位置、數(shù)量、型號）和結構樓層的屈服位移，對大量的消能減震體系進行了非線性時程分析。主要內容如下： 1．固定結構模型，改變阻尼器的參數(shù)，研究了多種消能減震體系在不同輸入地震動作用下的非線性動力特性，包括層間最大位移角、最大位移、最大速度、最大加速度隨樓層的變

2、化規(guī)律，同時分析了阻尼器設置數(shù)量與消能減震體系的塑性滯回耗能、輸入能的關系。主要結論有：①層間最大位移角和最大位移隨著阻尼器數(shù)量的增多而減小，最大加速度同時受輸入地震動的影響；②層間最大位移角的減震效果好于最大位移的減震效果，這一特性并不依賴于具體的輸入地震波，最大速度、層間最大剪力的減震效果依賴具體的輸入地震波；③消能減震體系的輸入能量和塑性能幅值關系強烈依賴于具體的輸入地震波；④消能減震體系的幅值關系與具體的輸入地震波無關，其值隨著

3、阻尼器數(shù)量的增加而遞增，并且最終會穩(wěn)定在一個上限值；⑤相鄰無控樓層的層間最大位移角隨著阻尼器數(shù)量的增多而放大；⑥設置阻尼器后，塑性滯回耗能由結構的薄弱樓層向有控樓層轉移，且大部分能量由阻尼器耗散。 2. 引入阻尼器等效剛度的概念，將兩個不同的結構模型聯(lián)系起來。在定義了動力響應值減震率的基礎上，考察了層層設置阻尼器時，動力響應值減震率同阻尼器等效剛度、原結構樓層初期剛度比值的關系，給出了相關的近似公式。結果表明：當阻尼器的附加剛度

4、使結構樓層保持在彈性狀態(tài)左右時，用該方法分析不同結構模型層間最大位移角減震效果的離散程度較小，即不同結構模型的 曲線很接近，可以用一條均值曲線去近似。 3. 將樓層剪力和阻尼器剪力分開研究。考察了局部設置阻尼器時，多種工況下，不同動力響應值減震效果的變化規(guī)律及其影響因素，特別研究了設置阻尼器前后結構樓層剪力的減震效果；討論了層層設置阻尼器時，樓層塑性滯回耗能和阻尼器塑性滯回耗能與阻尼器設置數(shù)量之間的一些特性，用能量平衡的觀點解釋

5、了軟鋼阻尼器的耗能減震機理。結果表明：①層層設置阻尼器時，阻尼器數(shù)量越多，同一樓層處的 值越大，即由樓層承受的剪力越少，減震效果越明顯；②局部樓層設置阻尼器時，阻尼器數(shù)量越多，無控樓層的 一般會越小，即無控樓層的最大剪力一般會增大,表明阻尼器過大的附加剛度會造成無控樓層剪力的增加；③無控樓層的剪力和未設置阻尼器的原結構相比，多數(shù)樓層放大；④當阻尼器為結構提供的附加剛度使樓層保持在彈性狀態(tài)時，層間最大位移角和樓層最大剪力的減震率曲線很接近

6、；⑤層層設置阻尼器時，阻尼器數(shù)量越多，樓層所消耗的塑性滯回耗能越少，阻尼器的塑性滯回耗能隨之增多，但并不等比例遞增，而是遞增的幅度在不斷降低。 4．在現(xiàn)有結構模型的基礎上，通過調整結構樓層的屈服位移，固定阻尼器的設置數(shù)量和位置（層層設置），研究了阻尼器和樓層的屈服位移比與動力響應值之間的變化規(guī)律。結果表明：①絕大多數(shù)樓層的層間最大位移角隨 值的增大而減少；② 值減小時，各個樓層阻尼器的最大剪力 相差越來越??；③ 一定時，值和輸入

7、地震動對最大位移均有影響；④ 一定時，值越大，最大速度越?。虎?值一定時，越大，最大速度越大；⑥ 一定的情況下，值越小，越大，越小，即阻尼器的塑性滯回耗能越多，樓層的塑性滯回耗能越少。 5．最后，本研究運用平面桿系模型的非線性時程分析結果，和質點系模型做了對比，研究了不同模型之間計算結果的異同點,驗證了自編程序的正確性，初步分析了相關的原因：①分析模型精確程度；②側向力分布模式：③編程思路；④恢復力模型、積分步長 以及輸入地震動