设置软钢阻尼器的框架结构减震性能分析

论文摘要

软钢阻尼器在框架结构中的减震效果除了与本身的数量、刚度、强度、变形能力等因素有关，还受到主体结构的刚度及承载能力等因素的影响。本文力图确立使阻尼器达到最佳减震效果的配置方法，着重探讨软钢耗能框架结构阻尼装置受剪承载力分配率及阻尼装置与主体框架之间刚度比对减震效果的影响。首先基于耗能减震的基本原理和时程分析法的概念，详细论述了本文软钢耗能框架结构弹塑性地震反应分析程序编制中使用的数值积分法——中央差分法、构件恢复力模型——双线型模型、骨架平移模型以及本文采用的结构计算模型。通过对单质点软钢耗能框架结构减震效果的参数分析，验证了基于等效粘滞阻尼比定义推导出的软钢耗能框架结构阻尼装置受剪承载力最优分配率公式的有效性。数值分析结果表明，阻尼装置受剪承载力分配率在其最优分配率附近能发挥最佳的减震效果，并且该最优分配率公式也可以应用于阻尼装置采用骨架平移模型时的地震反应分析。编制多自由度软钢耗能框架结构弹塑性地震反应分析程序，程序中阻尼装置采用骨架平移模型；与ANSYS分析结果进行对比，验证了该程序的有效性；利用该程序对安装软钢阻尼器的一榀九层三跨的钢框架结构以阻尼装置受剪承载力分配率为参数进行弹塑性地震反应分析。分析结果证明了受剪承载力最优分配率公式在多自由度体系中应用的有效性，同时也可以得到阻尼装置发挥最佳减震效果时，其受剪承载力分配率在其最优分配率附近的结论。在结构中合理安装阻尼装置，达到了显著降低结构的地震反应及损伤的目的，能够确保主体结构基本保持在弹性变形范围之内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 结构振动控制简述
• 1.3 阻尼器振动控制的研究现状
• 1.3.1 阻尼器的分类
• 1.3.2 极低屈服点软钢阻尼器的研究现状
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 1.5 本文主要的研究内容
• 2 耗能减震基本原理与时程分析方法
• 2.1 耗能减震基本原理
• 2.1.1 结构体系自由振动消能减震
• 2.1.2 结构体系强迫振动消能减震
• 2.1.3 结构体系共振消能减震
• 2.2 时程分析法概述
• 2.2.1 基本分析步骤
• 2.2.2 动力方程的数值积分方法
• 2.2.3 构件恢复力特性模型
• 2.2.4 结构计算模型
• 2.3 本文采用的地震动记录
• 2.4 本章小结
• 3 单自由度软钢耗能框架结构的减震效果分析
• 3.1 引言
• 3.2 阻尼装置受剪承载力最优分配率
• 3.3 单自由度软钢耗能框架结构的参数分析
• 3.3.1 单自由度体系时程反应分析程序编制流程
• 3.3.2 非线性参考体系
• 3.3.3 耗能减震效果的参数研究
• 3.4 本章小结
• 4 多自由度软钢耗能框架结构的减震效果分析
• 4.1 引言
• 4.2 平面钢框架弹塑性时程分析程序
• 4.2.1 程序流程
• 4.2.2 算例分析
• 4.3 多自由度软钢耗能框架结构的参数分析
• 4.3.1 计算模型概况
• 4.3.2 构件截面尺寸
• 4.3.3 安装软钢阻尼器的钢框架结构地震反应
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢