设置摩擦阻尼耗能框架结构的减震性能分析研究 土木工程管理专业VIP免费

摘要耗能减振是结构减震控制的一种重要技术，该技术通过在结构中设置耗能装置，以消耗本应由结构构件消耗的地震能量，从而减轻结构的地震响应和损伤。摩擦阻尼器是一种性价比较高的减震装置，该装置构造简单,可耗散地震及风荷载输入结构的能量，从而达到减少结构振动反应的目的。本文对设置摩擦阻尼器框架结构的减震性能进行了深入地探讨和分析，并提出了该结构地震作用的实用计算方法。本文的主要研究内容如下：（1）首先针对带摩擦阻尼器框架结构的地震反应给出状态方程，并进行求解，分别通过MATLAB数值模拟和SAP2000有限元分析，研究了该框架结构在四类场地地震波作用下楼层最大侧移和层间最大位移角，两种方法的分析结果基本吻合，并能满足工程实际应用要求。研究表明摩擦阻尼器对其所在楼层减震效果较显著，对其他楼层的减震效果影响不大，因而该阻尼器在结构中宜连续布置不宜间断。（2）采用数值计算方法，经过分析提出以摩擦阻尼器在各楼层均匀布置时的层间最大位移角为标准，对各楼层摩擦阻尼器的阻尼力提出了经济分布方案，给出了该方案阻尼器阻尼力的调整公式。从而使各楼层层间最大位移角分布接近，既可以满足地震作用层间最大位移角限值的要求，又能达到经济合理的目的。此外，提出了设置摩擦阻尼器框架结构地震作用的实用计算方法，对实际工程应用具有参考价值。（3）摩擦阻尼器是一种位移相关性阻尼器，为了方便于分析，可将其等效为阻尼力与速度成正比的粘滞阻尼器，从而使用《建筑抗震设计规范》地震反应谱计算地震作用。在此基础上，对设置摩擦阻尼器框架结构的等效阻尼进行了分析。分析了结构各阶振动的等效阻尼比。研究表明，当场地周期取值合适时，阻尼比等效前后的正则坐标幅值可以基本相等，此时等效阻尼比较准确。（4）采用通用有限元软件SAP2000，对单、双向地震作用下摩擦阻尼耗能减震空间框架结构进行了有限元分析，研究表明对称结构中各对称布置阻尼器的方案减震效果基本相同，且减震效果较显著；若对称结构中非对称布置阻尼器时，框架结构会产生不同程度的扭转效应，并随着非对称程度的增大，减震效果越差，甚至其地震反应会超过相应抗震结构，对结构的影响极为不利。因此，阻尼器宜在对称结构中应对称布置，在非对称结构中布置阻尼器应尽量减小结构刚度中心和质量中心的偏差。关键词：阻尼器；摩擦；状态方程；减震；等效阻尼；经济布置AbstractEnergydissipationdampingisanimportanttechnologyforstructuraldampingcontrol.Thetechnologyusesenergydissipationdevicesinthestructuretoconsumetheseismicenergythatshouldhavebeenconsumedbythestructuralcomponents,therebyreducingtheseismicresponseanddamageofthestructure.Thefrictiondamperisakindofhigh-costshockabsorber.Thedeviceissimpleinstructureandcandissipatetheenergyoftheseismicandwindloadinputstructure,soastoreducethestructuralvibrationresponse.Inthispaper,theshock-absorbingperformanceofaframestructurewithafrictiondamperisdeeplydiscussedandanalyzed,andapracticalcalculationmethodfortheseismicactionofthestructureisproposed.Themainresearchcontentofthispaperisasfollows:(1)Firstly,Thestateequationispresentedandsolvedofthestructure.AndthenFromthis,thefloormaximumdisplacementsandtheinterlayermaximumdisplacementanglesofthestructuresubjectedtoMATLABnumericalsimulationandSAP2000finiteelementanalysis.Atlast,themaximumlateraldisplacementofthefloorandthemaximumdisplacementanglebetweenthefloorsoftheframestructureundertheactionoffourkindsofsiteseismicwavesarestudied.Theanalyticalresultsofthetwomethodsareingoodagreementwitheachother.Theresultsindicatethatthedampingeffectissignificantonthefloorinstallingfrictiondamper,butthedamperhasalmostlittleinfluenceonthedampingeffectoftheotherfloors.Therefore,thefrictiondampershouldbecontinuouslyinstalledinsteadofbeingdiscontinuouslyinstalled.(2)Usingnumeric...