周边支撑抽空四角锥网架的减震参数敏感性分析

【摘要】：阻尼器的抗震原理主要是通过利用粘滞阻尼来耗散输入结构的大部分能量,以减少结构的震动反应,从而保证结构在地震作用下的安全,目前,消能减震技术已成为工程抗震研究的主要发展方向之一。近年来,国内外学者对结构的减振进行了较为系统的研究并已应用于多高层结构,但将减振技术应用于空间网架结构的研究较少,更缺乏系统性研究。本文以中等跨度的抽空四角锥网架为研究对象,研究了粘滞阻尼器对该类网架结构的减震作用,总结了影响该类结构减震效果的因素及规律,最后提出了适合中等跨度抽空网架的减震设计方案,说明了粘滞阻尼器减震系统对该类中等跨度的网架结构减震的有效性,为以后进行更深入的空间结构的减震理论和试验研究提供有效的经验和数据。 本文首先介绍了关于振动控制的相关理论,回顾了粘滞阻尼器的研究与应用现状,阐明了本课题研究的背景及内容。介绍了粘滞阻尼器的构造、影响其性能的因素以及计算模型。对比了五种常用的抗震分析方法,经过分析确定了适合本文的快速非线性时程分析方法。然后利用SAP2000有限元分析软件建立计算模型并对模型进行模态分析,得到网架结构的周期和振型,然后对结构输入三向地震波,进行时程分析,掌握结构的动力特性,进而根据所掌握的动力特性设计了五种不同的阻尼器布置方案,通过有控和无控两种状态中的控制杆件的轴力和控制节点的Z向位移的前后对比,选出比较合理的布置方案,说明了合理的布置阻尼器能够对网架结构起到较好的减震效果;在阻尼器的布置方式一定的情况下,通过改变阻尼器的数量、阻尼系数、阻尼指数、不同频率的地震波以及结构跨度,对抽空网架结构进行消能减震参数敏感性分析,分析结果表明,虽然阻尼器对网架结构具有一定的减震作用,但并不是布置的越多越好,即存在一个合理的阻尼器数量,阻尼系数和阻尼指数对抽空网架结构的减震效果影响较明显,从安全和合理两方面考虑,对于本文的计算模型当C0=300~500kN·s/m,α=0.2~0.4时减震效果较好;在网架结构长宽比一定的条件下,随着网架结构跨度的改变阻尼器仍然会起到一定的减震效果;对于本文所采用的中等跨度的抽空网架来说,当跨度在30m~45m时阻尼器的减震效果较好。 研究结果表明,采用粘滞阻尼器进行消能减震的方法对中等跨度的抽空网架仍然适用,合理的选择阻尼器的布置方式、数量以及合理的阻尼参数会对中等跨度的网架结构起到较好的减震效果。结果表明将阻尼器布置在沿短跨方向的下弦中间位置时减震效果较好。由此可以看出,粘滞阻尼器是一种适合应用于此类中等跨度网架结构的减震装置。