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考虑粘滞阻尼器失效影响的高层建筑地震易损性分析

2020-12-14阅读(605)

考虑粘滞阻尼器失效影响的高层建筑地震易损性分析

论文摘要

随着国民经济的高速发展,高层及超高层建筑结构在各大城市中不断涌现。同时我国又是一个多地震国家,而且目前处于地震高发期,因而研究超高层建筑的基于性能的抗震设计具有重要的意义。本文结合某高层钢结构的Benchmark模型,研究了无控结构和考虑粘滞阻尼器失效影响的结构地震易损性,主要从以下三个方面展开论述:(1)利用OpenSees有限元软件建立了某高层钢结构的Benchmark模型,分析了该结构的动力特性。详细介绍了OpenSees的二次开发功能和材料库内容,并且完成了对该软件的二次开发。论述了同一楼层阻尼器布置对结构损伤的影响,得出了阻尼器布置会加剧结构局部弯曲变形的结论。(2)在一般的建筑结构中,采用的结构损伤指标为层间位移角(ISD)或者层间屈服强度系数等。但是针对超高层建筑,由于整体弯曲变形占结构变形的较大部分,所以传统的损伤指标不能准确描述结构的真实损伤。针对上述情况,本文采用了受力层间位移角(ISPT)作为结构损伤的性态指标,受力层间位移角描述了层间位移角在去除了底层结构的转动引起的上层结构的刚性转动,以及整体弯曲变形这两部分对结构无害的变形。通过对已建立的高层结构模型分别以层间位移角和受力层间位移角为损伤指标,计算结构的地震易损性证明了受力层间位移角更适合作为高层建筑的损伤指标。同时本文还考虑了当结构进入弹塑性状态后,各个楼层的破坏对结构整体破坏的贡献大小,证明了在结构进入弹塑性状态后,需要考虑各个楼层损伤对结构整体损伤的影响。(3)在一般的受控结构中,粘滞阻尼器的设计都是按照当地的设防水准进行设计的,但是粘滞阻尼器在承受超过设计水准地震动作用下的情况往往是被忽略的,本文着重研究了粘滞阻尼器在特大地震作用下的力学模型,考虑了粘滞阻尼器发生破坏后对结构损伤的影响,最后得出了粘滞阻尼器的失效可能加剧结构损伤的结论。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究的目的和意义
  • 1.2 课题来源
  • 1.3 基于性能的抗震设计研究
  • 1.3.1 基于性能的抗震设计研究背景和现状
  • 1.3.2 基于性能抗震设计方法研究内容
  • 1.4 结构地震易损性分析研究综述
  • 1.4.1 地震易损性研究内容
  • 1.4.2 地震易损性表达方式
  • 1.4.3 基于性能和可靠度的地震易损性分析
  • 1.5 粘滞流体阻尼器
  • 1.6 本课题的主要研究内容
  • 第2章 基于OpenSees 的高层钢结构有限元模型
  • 2.1 引言
  • 2.2 被动控制高层结构地震响应运动方程求解
  • 2.3 基于OpenSees 的高层钢结构有限元建模
  • 2.3.1 结构信息
  • 2.3.2 单元与材料特性
  • 2.4 OpenSees 二次开发及材料库介绍
  • 2.5 结构的动力特性
  • 2.6 同一楼层阻尼器布置对减震效果的影响
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 无控结构易损性分析
  • 3.1 引言
  • 3.2 易损性分析方法的基本理论及主要分析步骤
  • 3.3 结构与地震动的随机特性
  • 3.3.1 结构的随机特性
  • 3.3.2 地震动的随机特性
  • 3.4 极限状态的定义
  • 3.4.1 基本准则
  • 3.4.2 一般结构损伤指标
  • 3.4.3 针对高层结构的损伤指标
  • 3.5 结构震害等级划分
  • 3.6 Pushover 分析方法的基本理论
  • 3.6.1 Pushover 分析方法的基本假定
  • 3.6.2 等效单自由度体系的建立
  • 3.6.3 Pushover 分析方法的实施步骤
  • 3.6.4 受力层间位移角极限状态指标
  • 3.7 易损性计算
  • 3.8 结构整体损伤分析
  • 3.9 结构整体易损性分析
  • 3.9.1 增量动力分析（IDA）
  • 3.9.2 整体结构损伤易损性计算
  • 3.10 本章小结
  • 第4章 受控结构易损性分析
  • 4.1 引言
  • 4.2 一般阻尼器构造介绍
  • 4.3 粘滞阻尼器一般力学模型
  • 4.4 阻尼器极限状态的定义
  • 4.4.1 阻尼器元件分析
  • 4.4.2 粘滞阻尼器的建模
  • 4.5 粘滞阻尼单元模型验证
  • 4.5.1 一般粘滞阻尼器建模的力和位移曲线
  • 4.5.2 位移未超限
  • 4.5.3 位移超限
  • 4.6 阻尼器削弱部分的模拟
  • 4.6.1 OpenSees 添加新材料函数介绍
  • 4.6.2 C++接口程序的解构分析
  • 4.6.3 部分源代码（SAMaterial.cpp）应力应变关系成员函数
  • 4.6.4 材料本构关系图
  • 4.7 粘滞阻尼减震结构设计
  • 4.7.1 粘滞阻尼器设计流程图
  • 4.7.2 粘滞阻尼器多质点减震结构设计方法
  • 4.8 受控结构损伤指数修正
  • 4.9 受控结构易损性分析
  • 4.10 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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