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阻尼器及其在结构减震中的应用研究

周祥瑞  
【摘要】: 振动控制是建筑结构抵抗地震作用,减小地震响应的一种有效方法。其中,利用附加隔震支座或阻尼器对结构进行被动控制的方法,由于其有效性、经济性,而被越来越多的结构设计所采用。 本文研究了多种阻尼器的力学性能和其优缺点,为不同环境下选用合适的阻尼器减震装置提供方便。并通过研究在相邻建筑的连廊位置处设置阻尼器和在相邻建筑上部设置阻尼器同时在其基础上设置橡胶隔震支座形成联合隔震体系,推导出结构体系的运动方程,利用等效最优控制特性法,计算出控制装置的准最优刚度系数和阻尼系数。 本文采用大型有限元分析软件ANSYS,以框架结构作为研究对象,建立了相邻建筑在自由状态、上部设置阻尼减震和上部层间阻尼减震+基础隔震三种结构体系的三维框架模型,并对三种结构体系分别输入迁安波(模拟8度罕遇地震烈度,PGA=400gal)、El Centro波(模拟8度罕遇地震烈度,PGA=400gal)和天津波(模拟7度罕遇地震烈度,PGA=220gal),模拟分析了相邻结构在不同控制体系下的抗震效果。 研究结果表明:在相邻建筑上部设置阻尼器的减震方法,能有效的发挥阻尼器的耗能特性,减小结构在地震中的响应。上部层间阻尼减震+基础隔震控制体系下的相邻建筑,在迁安波和El Centro波作用下,结构的响应明显减小,特别是结构的层间位移,减小幅度达到60%~70%,上部结构呈现出明显的刚性,整体运动。但是在天津波作用下,联合隔震体系减小了结构的各层加速度,但各层的最大位移大大增加,橡胶隔震支座对建于软土地基上的结构控制效果不够理想。 不论是附加阻尼器装置结构还是隔震结构,结构的动力特性都能明显改善,结构在地震中的响应得到减小。对于隔震结构运用于建于硬土、中硬土上的多层和一般高层建筑有其固有的优势,而对于更高层的或柔性的建筑结构或建于软土地基上的建筑,并考虑到风振,在上部结构附加阻尼装置是更好的选择。


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