粘滞阻尼消能支撑结构的抗震设计参数研究

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粘滞阻尼器的控振原理是通过粘滞阻尼来耗散输入结构的大部分振动能量,以减少结构的振动反应,保证结构在地震和风荷载作用下的安全;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。国内外对粘滞阻尼消能支撑结构的研究多侧重于阻尼器的开发及其力学性能、计算模型、动力分析方法等方面,而对与实际工程应用直接相关的概念设计原则、附加阻尼比的确定等方面的研究则相对薄弱,一般仅限于原则性条款,这制约了消能减震技术的推广应用。因此,开展消能支撑结构抗震设计参数的研究是十分必要的。 本课题在研读国内外大量文献资料的基础上,紧密结合实际工程应用,主要探讨以下关键问题: 1、研究不同结构类型对粘滞阻尼消能支撑减震效果的影响,得出结构越高、刚度越柔,则阻尼消能减震的效果越好的结论;同时,在计算分析的基础上,对不同类型的建筑在不同抗震设防烈度下如何选取合适的结构抗震方案提出了建议。 2、阻尼支撑的布置形式对其减震效果有显著的影响,本文探讨了阻尼支撑对柱轴力的影响,研究了阻尼支撑自身的形式、竖向布置及空间布置方式等对结构抗震性能的影响,总结了阻尼支撑的最优布置原则;并利用随机振动理论初步分析了有效控制结构扭转效应的阻尼支撑的合理布置方式。 3、结合实际工程,比较了非线性与线性粘滞阻尼器的性能差别及其速度指数对减震效果的影响;结果表明,采用非线性粘滞阻尼器进行结构消能减震控制更为有效。 4、分别采用能量等效方法和功率等效方法,推导了非线性粘滞阻尼器的附加阻尼比公式,指出功率等效法更适合于非线性阻尼器;推导了结构的实际速度和谱速度之间的转换公式,基于该转换公式修正了功率等效方法下的附加阻尼比计算公式。计算结果表明,修正后的附加阻尼比计算公式可以更真实地预测消能减震结构的动力响应。 5、在理论分析的基础上,进行了两幢实际工程的消能减震设计,总结了粘滞阻尼消能支撑结构体系的抗震设计方法。
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