粘滞阻尼器偏心结构的消能减震设计研究

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因功能要求的多样化与外观设计的新颖性,现代建筑常出现质心与刚心不重合的情况,地震作用下的平扭耦联振动与应力集中会加速偏心结构的破坏与倒塌。消能减震技术为控制偏心结构在地震下的位移与扭转提供了新的手段,是目前结构抗震领域研究应用的热点。本文以粘滞阻尼器加固偏心混凝土框架结构为研究对象,分析地震作用下粘滞阻尼器对偏心结构动力响应的控制;研究偏心结构中阻尼系数的分配,提出阻尼系数的平面分配方式与竖向分配方式,在此基础上提出单层偏心结构消能减震设计方法与一种分离式的多层偏心结构消能减震设计方法。主要研究内容如下:(1)概括粘滞阻尼器的特点及主要类型,分析比较粘滞阻尼器常用的力学模型,对比线性粘滞阻尼器与非线性粘滞阻尼器的性能。(2)以偏心结构分析模型为基础,建立无控状态与有控状态的平扭耦联运动方程。总结附设粘滞阻尼器偏心结构的地震反应分析方法,包括考虑扭转效应的振型分解反应谱法与时程分析法。(3)以附设粘滞阻尼器的单层偏心结构为研究对象,以中震作用下保持结构弹性与控制结构扭转为目标,提出单层偏心结构的消能减震设计方法及根据结构质心和刚心的偏心距建立阻尼系数中心进而进行阻尼系数平面分配的方式。采用本文提出的分配方式对有限元软件ETABS中建立的单层单向偏心结构算例模型与单层双向偏心结构算例模型进行减震设计,并和目前常用两种分配方式进行比较,验证减震设计方法的可行性和阻尼系数的平面分配方式的合理性。(4)以附设粘滞阻尼器的多层偏心结构为研究对象,以中震作用下保持结构弹性与控制结构扭转为目标,分别考虑阻尼系数的竖向分配和平面分配,提出一种分离式的多层偏心结构减震设计方法,即:首先将多层偏心结构视同为规则结构,根据附加阻尼比确定结构各层的附加阻尼系数;确定各层附加阻尼系数后,根据偏心结构扭转控制的特点进行附加阻尼系数的平面分配。通过对使用结构设计软件PKPM与有限元分析软件ETABS建立的6层偏心结构算例模型进行减震设计,验证分离式减震设计方法的可行性。
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