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消能减震结构基于性能的减震控制方法

作　者: 王凌飞
导　师: 赵歆冬
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 现代结构理论
关键词: 减震控制粘滞阻尼器优化能力谱法性能目标
分类号: TU352.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

传统的结构抗震设计方法利用结构构件在地震中的屈服变形来消耗地震能量,保证结构的可靠性。随着社会进步和科学技术的发展,这种方法已经显现出明显的不足。为此,国内外学者先后提出了在结构中安装耗能器,利用耗能器消耗地震能量的方法来减弱结构的地震响应,使得结构构件在地震中不破坏或轻微破坏,从而来保证结构可靠性。为了适应不同建筑应具有不同性能要求,人们又提出了基于性能的抗震设计方法。本文首先对结构控制理论与方法,基于性能的设计方法进行了系统的研究,在此基础上,根据消能减震结构的特点,结合我国现有抗震规范给出针对大底盘框架结构的性能目标。论文讨论了阻尼器的性能,提出了阻尼器的优化设置方法,利用顺序搜索算法优化阻尼器的设置位置。建立了-9层大底盘框架结构的SAP2000有限元分析模型,在合理的假定基础上,对能力谱法进行了简化,利用简化后的能力谱法对安装粘滞阻尼器前后的模型进行了全面的分析,研究了结构中塑性铰出现的顺序,找出了结构的薄弱层位置,得到了安装阻尼器后结构的减震效果。结果表明：阻尼器优化算法中的顺序搜索算法简单易行,阻尼器的设置位置及数量对结构的减震效果影响很大,通过优化阻尼器的布置可以获得最优的减震效果。基于性能的结构设计方法将结构可预期的性能目标同传统抗震设计结合,使设计者可根据业主的要求,设计具有不同抗震性能的结构。而将基于性能的结构设计方法应用到耗能减震结构中则能使结构更好地满足前面既定的性能目标。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-13
  1.1 引言  8-9
  1.2 被动耗能减震控制技术的研究与进展  9-10
  1.3 基于性能的结构抗震设计方法  10-12
    1.3.1 基于性能抗震设计方法的发展  10-11
    1.3.2 基于性能的抗震设计方法在消能减震结构中的应用  11-12
  1.4 本文的主要工作  12-13
第2章被动耗能减震控制理论的研究  13-28
  2.1 被动耗能减震控制技术分类  13-17
  2.2 减震装置的分类及基本力学性能研究  17-24
    2.2.1 速度型阻尼器  17-20
    2.2.2 位移型阻尼器  20-24
  2.3 消能减震结构中阻尼器的优化设计  24-28
    2.3.1 减震体系阻尼器优化布置研究进展  24
    2.3.2 阻尼器优化方法及原理  24-28
第3章基于性能的结构抗震设计理论  28-47
  3.1 基于性能的结构抗震设计方法概述  28-36
    3.1.1 地震风险水平的确定  28-29
    3.1.2 结构性能水平和性能目标的选择  29-31
    3.1.3 性能目标的实现  31-36
  3.2 基于能力谱法的耗能减震结构设计  36-47
    3.2.1 耗能减震结构基于能力谱法设计的的几点假设及一般步骤  36-39
    3.2.2 装有粘弹性阻尼器的结构等效阻尼比计算  39-42
    3.2.3 装有粘滞阻尼器的结构等效阻尼比计算  42-44
    3.2.4 SAP2000中的Push-over分析  44-47
第4章工程实例  47-64
  4.1 工程概况  47-48
  4.2 计算模型的建立  48-49
  4.3 无阻尼器结构的抗震性能分析  49-59
    4.3.1 模态分析  49-50
    4.3.2 结构静力弹塑性分析  50-59
  4.4 粘滞阻尼器的优化  59-64
    4.4.1 粘滞阻尼器的选型  59-60
    4.4.2 粘滞阻尼器数量及位置的优化  60-64
第5章结论与展望  64-66
  5.1 结论  64-65
  5.2 展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-71
附录:研究生期间发表论文情况  71

消能减震结构基于性能的减震控制方法

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