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软钢阻尼器在钢框架结构中减震性能研究

吴桂霞  
【摘要】: 传统结构在大震作用下,主要是依靠某些构件吸收大量地震能量,从而使整个结构进入弹塑性状态甚至屈服、破坏,进而导致整个结构在震后无法修复甚至直接倒塌。耗能减震作为一种被动控制措施是将输入结构的地震能量引向特别设置的机构和元件加以吸收和耗散,从而能够保护主体结构的安全。阻尼器是结构中专门用来消耗地震能量的构件,在结构中合理布置阻尼器可以消耗输入结构中的大部分地震能量,减小结构位移,改善和提高结构的抗震性能。消能减震技术现已成为工程抗震研究的主要发展方向之一,各国工程抗震专家和学者均积极致力于该技术的研究开发和推广应用。 时程分析法是减震结构的常用的分析方法之一。本文系统地阐述了减震结构的运动微分方程及时程分析方法。无论减震结构是单自由度、多自由度、考虑扭转耦联,还是三维有限元分析,减震结构均可以采用时程分析法进行计算。当结构局部非线性而其它大部分为弹性时,方程可以采用“快速非线性分析”(FNA)方法求解。本论文对FNA法进行了详细的阐述。 本文以一幢9层钢框架结构为研究对象,用SAP2000建立了未安装阻尼器的钢框架和安装有软钢阻尼器的钢框架两种不同的结构方案的平面模型,分析了钢框架结构方案的自振特性;并分别对结构输入EL Centro地震波和Taft地震波,进行了多遇地震作用下弹性时程反应分析和罕遇地震作用下的结构弹塑性时程反应分析,验证了软钢阻尼器的减震性能;并对比分析了软钢阻尼器采用不同支撑刚度时对结构的减震效果的影响;结果表明,随着支撑刚度的增大,对整个结构的减震控制效果也逐渐明显,同时可看出支撑刚度和整个结构的减震效果有一最优组合。另外还建立了几种平面模型,分析讨论了阻尼器的不同布置数量和不同布置方案对地震作用下结构杆件受力的影响,计算表明不同的布置数量和布置方案对结构的控振能力基本相同。 分析表明,软钢阻尼器可以在地震作用下有效工作,能有效地控制结构的位移,降低结构破坏,且能很好的减少结构杆件内力,有效地保护整体结构。在地震作用下,软钢阻尼器很好的发挥了耗能减震的作用。


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