新型肘節(jié)式耗能支撐體系抗震性能研究.pdf

1、普通鋼結構結構阻尼比與混凝土結構相比要小很多,只能依靠出現較大側移后結構構件的塑性變形耗散振動能量.提高鋼結構建筑抗震性能的有效途徑之一是在鋼結構中設置附加耗能裝置以提高結構體系的阻尼比.這方面的現有研究和應用普遍存在著結構變形較大時才能充分發(fā)揮阻尼器作用的不足.肘節(jié)式支撐體系將耗能裝置安裝在肘節(jié)附近,耗能裝置處的變形可以遠大于結構的層間變形,可以在結構變形較小的條件下使耗能裝置發(fā)揮明顯的耗能作用.國外對于時節(jié)式支撐體系的現有研究是基于

2、解決剛性結構耗能減震的難題,附加線性粘滯阻尼器,增加結構阻尼,不增加或少增加結構的抗側剛度.本課題對肘節(jié)式耗能支撐體系的研究立意于附加位移相關型阻尼器,在增加結構阻尼的同時增加結構的抗側剛度,結構消能減震效果顯著.本課題首先分析比較了鋼框架結構現有的幾種耗能支撐體系,提出一種無受彎桿件的反肘節(jié)上部耗能支撐形式和一種雙X型軟鋼阻尼器.然后,按小變形和大變形兩種情況,詳細分析了各種肘節(jié)式耗能支撐體系中阻尼器兩端相對位移與鋼框架側移之間復雜的

3、非線性關系,論證了線性阻尼器傳至框架上的力被同樣的放大系數放大.接著,通過附加軟鋼阻尼器和摩擦阻尼器,對肘節(jié)式支撐體系阻尼特征與位移放大系數和阻尼器參數之間的關系進行了分析,結果表明,能夠獲得較大位移放大系數的支撐形式對增加結構的附加阻尼比非常有效.隨后,采用非線性時程分析方法對設置人字形和不同肘節(jié)式耗能支撐的鋼框架結構進行地震響應分析,結果表明,肘節(jié)式耗能支撐能滿足鋼框架抗震設計的不同性能要求.由于肘節(jié)式支撐采用新的機理放大位移,本課

4、題通過大量的數值計算對肘節(jié)式支撐附加位移相關型阻尼器的參數影響進行了分析,說明位移放大系數對結構位移和基底剪力減震效果的影響非常明顯;阻尼器第二剛度系數對結構位移減震效果的影響較大,對基底剪力減震效果的影響不大;位移放大系數較大時,肘節(jié)式耗能支撐體系在彈性小幅振動下也能起制振作用;位移放大系數一定時,在附加阻尼器屈服位移和初始剛度的較大范圍內,肘節(jié)式支撐體系的基底剪力是減小的.最后,基于非線性時程分析的結果,用Fortran95計算機語