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隔板式钢铅组合耗能器的耗能性能研究

刘心洁  
【摘要】:金属耗能器是耗能减震器的一种,因其金属的弹塑性变形性能可有效消耗地震能量又简单易得而具有广泛的应用前景。金属耗能器有软钢耗能器、低屈服点钢耗能器、铅阻尼器等,鉴于单一材料研制的耗能器材质性能具有局限性,更多研究者着眼于在同一耗能原理下,利用多个耗能元件协同工作共同耗能。 首先,本文利用铅和钢两种材料的塑性变形性能,设计了隔板式钢铅组合耗能器。基于其构造特点及耗能原理,建立有限元模型,通过ANSYS软件进行数值仿真分析,采用正交试验方法设计了25组试验,研究设计参数铅体分隔数、铅体高度和铅体宽度对组合耗能器的滞回性能和耗能能力的影响,进行了隔板式钢铅组合耗能器的重要参数的回归分析,并建立了简化的计算公式。试验结果表明此种耗能器滞回曲线饱满,耗能性能稳定,在一定范围内,耗能器的初始刚度以及屈服后刚度随铅体高度的增加而减小,随铅体宽度的增加而增大。 其次,根据ANSYS模拟的滞回曲线,研究建立双线性恢复力模型以及Bouc-Wen模型并进行对比,分析两种模型的优缺点,得出最恰当的恢复力模型。 最后,将此耗能器置于12层钢筋混凝土框架结构,利用ETABS结构分析软件进行模拟分析,输入El Centro波、Taft波来验证耗能器的减震效果。综合研究耗能器在结构中的各种布置方法,得出较好的布置方式。结果表明,添加耗能器的结构比原结构层间位移与层剪力均有明显减小,减震效果明显。


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