【摘要】：結(jié)構(gòu)振動控制是通過在結(jié)構(gòu)上安裝耗能裝置或非承重耗能構(gòu)件,目前結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)已經(jīng)在高層和橋梁等結(jié)構(gòu)中大量使用,其中在結(jié)構(gòu)中設(shè)置金屬軟鋼阻尼器來耗散地震能量的做法開始于Kelly等所做的研究,而U型軟鋼阻尼器作為金屬軟鋼阻尼器最典型的代表之一,在工程實踐中被廣泛應(yīng)用;同時U型軟鋼阻尼器在工程結(jié)構(gòu)中的優(yōu)化布置方式的合理性是減震結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié),它要解決的問題是如何布置耗能裝置既能使控制效果達(dá)到目標(biāo)效果又能經(jīng)濟(jì)節(jié)約。如何設(shè)計更符合實際需要的U型軟鋼阻尼器及如何確定合理的阻尼器布置方式是一個重要的課題。本文正是圍繞此課題,設(shè)計分析了限位U型軟鋼阻尼器,并對U型軟鋼阻尼器在高層混凝土框架結(jié)構(gòu)中的優(yōu)化布置方式及減震效果進(jìn)行了分析研究。研究所展開的主要工作和結(jié)論如下:1.通過三條不同的地震波對混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行三向激勵,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和動力非線性分析,由數(shù)據(jù)的分析結(jié)果可以得出:結(jié)構(gòu)整體受力情況合理;在7度多遇地震(加速度峰值35gal)作用下,混凝土框架結(jié)構(gòu)彈性層間位移角符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)的要求,均小于1/550;在7度罕遇地震(加速度峰值220gal)作用下,高層混凝土框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài),若以罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)為目標(biāo),此高層混凝土框架結(jié)構(gòu)有減震的需求。2.設(shè)計了一種限位U型軟鋼阻尼器,描述了該阻尼器設(shè)計的優(yōu)點,并以其為單元提出了可用于消能支撐中的U型軟鋼耗能裝置。然后建立了該阻尼器的有限元計算模型,通過對該阻尼器數(shù)值計算的結(jié)果進(jìn)行分析,得出:隨著位移荷載幅值的增大,阻尼器的最大恢復(fù)力呈指數(shù)型緩慢增加,且提供了工程實際中的簡要的設(shè)計步驟;用擬合的方法,提出了該阻尼器的最大恢復(fù)力計算公式,并對其相對誤差進(jìn)行了分析,結(jié)果表明該公式擬合效果良好。3.將U型軟鋼阻尼器減震系統(tǒng)加入到大高層混凝土框架結(jié)構(gòu)中,經(jīng)分析知未加U型軟鋼阻尼器減震系統(tǒng)的條件下,結(jié)構(gòu)中梁的軸力和柱的剪力最大值處于400KN左右,因此,為了進(jìn)一步發(fā)揮U型軟鋼阻尼器的減震效果,阻尼器的噸位初步確定為600KN.4.使用層間位移迭代法、最優(yōu)二次型性能指標(biāo)損失量法、普通布置法進(jìn)行U型軟鋼阻尼器位置布置,經(jīng)減震效果對比分析,發(fā)現(xiàn)層間位移迭代法布置U型軟鋼阻尼器對結(jié)構(gòu)的減震效果相對最好。并基于彈性層間位移角限值目標(biāo),在使用層間位移迭代分布法布置U型軟鋼阻尼器的基礎(chǔ)上,對高層混凝土框架結(jié)構(gòu)的U型軟鋼阻尼器減震系統(tǒng)進(jìn)行了最終優(yōu)化,經(jīng)分析知,各項減震指標(biāo)均達(dá)到相對最優(yōu)。5.確定本文第二章所得出的阻尼器力學(xué)計算公式可用于高層混凝土框架結(jié)構(gòu)的減震設(shè)計中。本文的主要創(chuàng)新點如下:1設(shè)計了一種可以消能支撐的形式用于建筑結(jié)構(gòu)減震的限位U型軟鋼阻尼器耗能裝置。2提出了阻尼器最大恢復(fù)力和位移荷載幅值之間的關(guān)系數(shù)學(xué)公式,并提出了一種可考慮限位U型軟鋼阻尼器的U型鋼板構(gòu)造尺寸影響的最大恢復(fù)力模型。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU352.1
【圖文】：

器研究及應(yīng)用逡逑因其構(gòu)造簡單、力學(xué)性能穩(wěn)定、耐疲勞性換、減震效果顯著等優(yōu)點，研宄和應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。本節(jié)對金屬軟鋼阻尼器細(xì)闡述。逡逑器力學(xué)模型逡逑器的力學(xué)性能受阻尼器的金屬特性、阻尼器曲線一般為屈服后有一定剛度的平行四邊形。相應(yīng)的阻尼力滯回曲線［３］。逡逑模型逡逑型是軟鋼阻尼器力學(xué)模型之中最簡單的一種，所示為中空菱形軟鋼阻尼器在數(shù)值模擬與試麗圃邋８０ｒ邋５逡逑

型模型逡逑型是軟鋼阻尼器力學(xué)模型之中最簡單的一種，１所示為中空菱形軟鋼阻尼器在數(shù)值模擬與試麗圃邋８０ｒ邋５逡逑ｚｚｚｉ…劣ｉ邐！邋６０逡逑－＜＞0邋？逡逑－８０邋■逡逑圖１理想彈塑性模型與試驗的滯回曲線逡逑邋Ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ邋Ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋Ｉｄｅａｌ邋Ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ邋Ｍｏｄｅｌ邋ａｎｄ邋Ｅｘｐｅｒｉ動強(qiáng)化模型逡逑由構(gòu)件的屈服強(qiáng)度、彈性和屈服后剛度確定。階段是強(qiáng)化階段。圖２給出了雙線性強(qiáng)化模型線的比較。逡逑邐５線性Ｍａｓ化撈ｓ｜邋ｓｏ「２逡逑■邐

３．混合模型逡逑Ｍａｓｉｎｇ在１９２６年最早提出了混合模型，基于該模型和試驗阻尼力滯回曲線的逡逑比較，如圖３所示。逡逑邐混合後坐邐ｓｏｒ邐２逡逑邐試驗邐６０邋．邋Ａ邐邐逡逑－１２邋－｝0！邋Ａ邋－６！邋Ａ邐Ａｊ邋６邋ｙｉｊ邋ｉｏ邋１２逡逑＊邐－６０邋■逡逑－８０邋？逡逑圖３混合模型與試驗的滯回曲線逡逑Ｆｉｇ．３邋Ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ邋Ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｍｉｘｅｄ邋Ｍｏｄｅｌ邋ａｎｄ邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ逡逑１．２．２金屬軟鋼阻尼器的研究應(yīng)用現(xiàn)狀逡逑自１９７２年Ｙａｏ［４］提出結(jié)構(gòu)振動控制概念以來，各國學(xué)者對金屬軟鋼阻尼器進(jìn)行逡逑了大量理論和試驗研究。在結(jié)構(gòu)中設(shè)置金屬軟鋼阻尼器來耗散地震能量的做法開逡逑始于Ｋｅｌｌｙ等［５］所做的研宄，隨后廣大學(xué)者研發(fā)出了各式各樣的軟鋼阻尼器。下面逡逑著重介紹幾種典型的軟鋼阻尼器。逡逑１．邐Ｘ型和三角形加勁阻尼器逡逑１９９５年歐進(jìn)萍等［６］進(jìn)行了邋Ｘ形和三角形、摩擦型軟鋼阻尼器的靜力加載與低逡逑周疲勞試驗，分析比較了三角形、摩擦型和Ｘ型阻尼器的減震效果。１９９７年吳斌逡逑等［７］對鋼板屈服阻尼器的薄膜效應(yīng)做出了討論，提出考慮薄膜效應(yīng)的疲勞驗算準(zhǔn)則。逡逑２00４年李冀龍［８４］分別利用軟鋼的Ｒ－０本構(gòu)關(guān)系（Ｒ－０模型）與雙線性本構(gòu)關(guān)系，逡逑并推導(dǎo)建立了三角形和Ｘ形鋼板阻尼器的恢復(fù)力模型。逡逑２．

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2805671