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基于杠杆原理铅粘弹性力学性能研究

谢秋林  
【摘要】:我国是一个震灾严重的国家,传统抗震方法的不足促成各种新型减震技术的不断出现和完善,消能减震技术就是其一种。效能减震技术是通过安装消能器增加结构内部阻尼的方式来耗能减震,大多阻尼器需要较大位移才能充分发挥其耗能能力,但是,由于梁柱节点处产生的相对位移和转角较小,使得安装在此位置阻尼器的耗能能力不能充分发挥。因此本文自主研发了一个基于杠杆原理铅粘弹性阻尼器,该阻尼器能将结构产生的较小位移和转角进行放大,使得阻尼器能充分发挥耗能效果,采用有限元数值分析方法对阻尼器进行分析,对其相关耗能构造参数进行分析,并明确适用于该阻尼器的力学模型,主要包括以下内容:(1)提出基于杠杆原理铅粘弹性阻尼器。针对现有阻尼器存在不足提出基于杠杆原理铅粘弹性阻尼器,对阻尼器内部不同构件的尺寸进行设计,对基于杠杆原理铅粘弹性阻尼器的构造特点、放大原理、在工程中安装运用和优点进行阐述。(2)通过建立没有放大能力模型定量分析基于杠杆原理铅粘弹性阻尼器的耗能优越性和应力分布情况,研究表明:基于杠杆原理铅粘弹性阻尼器的耗能效果非常明显,产生的剪切位移大;且耗能能力是没有放大能力阻尼器的9倍。(3)通过建立基于杠杆原理铅粘弹性阻尼器模型研究了阻尼器的耗能能力和应力分布情况,研究表明:基于杠杆原理铅粘弹性阻尼器的耗能效果非常明显,产生的剪切位移大;阻尼器的滞回曲线呈现出平行四边形形状,滞回曲线包络面积大、耗能能力强、滞回曲线饱满;阻尼器总体上应力分布均匀且合理,构件未出现屈服破坏;通过分析得到的滞回曲线和骨架曲线可明确使用双线性力学模型对该阻尼器的力学模型进行描述。(4)通过建立17个不同构造参数的阻尼器模型来研究对阻尼器耗能特性参数和耗能能力的影响,并为阻尼器提供最佳设计提供参考。研究表明:随着铅芯个数的增加,耗能能力增大,等效双铅芯布置形式是该阻尼器铅芯布置构造最佳形式;阻尼器采用的橡胶剪切模量在0.4MPa到0.5MPa之间是最合适的,薄钢板和橡胶厚度比δ值设置在0.5到0.6之间该阻尼器构造更为合理,相应的复合弹性体的应力分布较为均匀;建议在复合弹性体中布置4块厚度为2mm的薄钢板。


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