基于能量的耗能减震结构分析与设计方法研究

论文摘要

本文对能量分析与设计理论及耗能减震技术的国内外研究现状进行了总结,在传统耗能减震结构分析方法基础上加以改进提出基于振型分解的时程分析法,并运用此方法对耗能减震结构的能量设计方法进行了具体研究,主要内容如下：(1)本文结合已有研究成果对不同坐标下结构的能量反应及各类耗能装置的耗能能力进行分析比较,同时给出耗能装置耗能量计算的具体公式。(2)本文研究了基于振型分解的时程分析法求解多自由度耗能减震结构能量反应的步骤：将多自由度按振型分解为各阶等效单自由度并求解各等效单自由度体系的等效特性参数,建立等效单自由度体系的双线性等效恢复力模型,结合地面运动加速度时程求解等效单自由度体系各能量反应并对其进行振型组合。(3)为绕过阻尼器附加非正交阻尼的处理,本文通过确定耗能减震多自由度体系的总阻尼比来实现各阶等效单自由度体系等效阻尼系数的求解,进而实现等效单自由度体系的阻尼耗能的计算。(4)本文运用Fortran语言编制了能够计算结构弹塑性地震响应的程序,并通过实例分析结果对比验证该程序的可靠性。(5)本文就阻尼比非连续变化对结构减震效果的影响进行了研究,寻求结构减震效果最佳时对应的阻尼比,将其作为目标阻尼比,结合我国现行抗震设计规范对结构进行耗能减震设计。(6)文章对基于塑性变形的耗能减震结构设计的必要性进行论证说明,在已有设计理论基础上,提出一套系统的基于塑性变形的耗能减震结构能量设计方法,通过对一高层框架结构的耗能减震设计具体说明其设计步骤。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 选题的背景
• 1.1.2 选题的意义
• 1.2 国内外发展研究现状
• 1.2.1 基于能量的抗震设计的发展研究
• 1.2.2 被动耗能减震体系的发展研究现状
• 1.3 本文研究的目的
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 耗能减震结构地震能量反应分析理论
• 2.1 耗能减震结构能量反应方程的建立
• 2.1.1 单自由度减震结构体系
• 2.1.2 多自由度减震结构体系
• 2.2 绝对能量反应方程和相对能量反应方程的比较
• 2.3 耗能装置的恢复力模型及能量计算
• 2.3.1 耗能装置的分类与性能比较
• 2.3.2 耗能装置恢复力模型的简化及模型参数的确定
• 2.3.3 耗能装置的能量计算
• 2.4 耗能器与支撑的布置
• 2.4.1 耗能器的布置
• 2.4.2 耗能器及支撑与结构的连接与构造
• 2.5 耗能装置附加刚度对结构地震响应的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 结构地震能量反应的计算程序
• 3.1 耗能减震结构的分析方法
• 3.2 耗能减震结构的模型建立
• 3.2.1 耗能减震结构分析模型的建立
• 3.2.2 耗能减震结构的恢复力模型及计算机表达
• 3.2.3 耗能减震结构阻尼模型的选取
• 3.3 阻尼装置附加阻尼比的计算
• 3.3.1 粘滞线性阻尼器的等效阻尼比
• 3.3.2 粘弹性阻尼器的等效阻尼比计算
• 3.4 多自由度体系结构地震能量反应程序设计
• 3.4.1 耗能减震多自由度体系向单自由度体系转化
• 3.4.2 等效单自由度体系能量求解的程序化
• 3.4.3 程序特点及功能
• 3.5 程序计算实例
• 3.6 小结
• 第四章 耗能减震结构的能量设计方法
• 4.1 引言
• 4.2 阻尼比变化对结构减震效果的影响研究
• 4.3 耗能减震结构的能量设计方法
• 4.3.1 目标阻尼比的确定
• 4.3.2 耗能器数量的初步确定
• 4.3.3 粘弹性阻尼器参数设计
• 4.3.4 耗能减震结构设计的迭代计算
• 4.4 设计实例
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位时期参与的科研项目