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低屈服点钢剪切板阻尼器滞回模型分析及应用研究

马进  
【摘要】:剪切板阻尼器是被动耗能减振装置的一种,其应用大大改善了由传统抗震设计方法造成的震后结构损坏。由于低屈服点钢(Low-Yield-Point Steel,缩写为LYP)具有屈服点低、延性好、滞回性能稳定、疲劳性能好等优点,故用其取代剪切板阻尼器核心板的传统用钢(软钢),目前已取得较好的研究进展,初步证明了低屈服点钢剪切板阻尼器具有优越的耗能能力。为了更好地将该阻尼器应用于结构中,本文基于前人的研究成果,重点进行了低屈服点钢剪切板阻尼器的理论分析和数值模拟,并取得了较好的研究成果。本文具体的研究内容如下:(1)进行阻尼器滞回模型的理论推导。基于伪骨架曲线概念和Masing准则建立等向强化和运动强化耦合理论,考虑分别以双线性模型和Ramberg-Osgood模型为伪骨架和真骨架曲线,推导出四种耦合滞回本构解析模型。将试验得到的剪切板阻尼器材料参数代入滞回解析模型,与试验滞回曲线比较。分析结果显示:理论推导得到的耦合滞回模型可以较好地描述剪切板阻尼器的滞回性能。(2)利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,分别建立三维精确模型及二维等代模型,循环本构模型的强化准则采用混合强化准则,输入材料性能参数进行有限元数值分析。从滞回曲线、骨架曲线、最大水平承载力、刚度退化等方面比较两种建模方法的差异,并与试验曲线进行比较。数值计算结果显示:二维等代模型可以用来模拟低屈服点钢剪切板阻尼器的滞回性能。(3)针对一个典型的9层钢框架,分别对设置有本文研究的低屈服点钢剪切板阻尼器和未设置阻尼器的框架进行弹塑性地震反应分析。用连接单元模拟阻尼器的滞回性能,考虑阻尼器安装的不同位置,采用三条典型地震动记录,考虑多遇地震和罕遇地震两种情况,分析最大层间位移和基底剪力的变化规律。分析结果显示:低屈服点钢剪切板阻尼器的减振效果卓越,并初步确定阻尼器在结构中的最佳布置方式,以期将其应用到实际的工程结构中。本文从构件和结构两个层面,初步验证了低屈服点钢剪切板阻尼器具有优越的滞回性能和减振效果,在被动耗能减振领域大有前途,值得进一步研究和应用。


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