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粘滞阻尼器消能支撑结构减震性能分析

作　者: 李宝华
导　师: 魏建国
学　校: 河北农业大学
专　业: 结构工程
关键词: 粘滞阻尼器 消能支撑 支撑刚度 时程分析
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 344次
引　用: 3次
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内容摘要


传统结构在大地震作用下,某些构件吸收大量地震能量而进入弹塑性状态甚至屈服、破坏,从而导致结构震后无法修复甚至直接倒塌。阻尼器是结构中专门用来消耗地震能量的构件。在结构中合理布置阻尼器可以消耗输入结构中的大部分地震能量,减小结构位移,改善和提高结构的抗震性能。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,各国工程抗震专家和学者均积极致力于该技术的研究开发和推广应用。时程分析法是减震结构常用的分析方法之一。本文系统地阐述了减震结构的运动微分方程及时程分析方法。无论减震结构是单自由度、多自由度、考虑扭转耦联,还是三维有限元分析,减震结构均可以采用时程分析法进行计算。当结构局部非线性而其它大部分为弹性时,方程可以采用“快速非线性分析”(FNA)方法求解。本文对FNA法进行了详细的阐述。本文以一幢12层钢筋混凝土框架结构为研究对象,用SAP2000建立了框架结构和安装粘滞阻尼器消能减震结构两种不同的结构方案的三维空间模型,分析了框架结构方案的自振特性;并分别对结构由地面输入EL Centro地震波和Taft地震波,进行了多遇地震作用下弹性时程反应分析和罕遇地震作用下的结构弹塑性时程反应分析,验证了粘滞阻尼器的减震性能;并对比分析了粘滞阻尼器采用不同支撑刚度和速度指数时对结构的减震效果的影响;结果表明,支撑刚度较大时对结构的减震控制更为有效,速度指数较小的粘滞阻尼器对结构的减震控制更为有效。分析讨论了不同的阻尼器布置方案对结构受力的影响,分析计算表明不同的布置方案对结构的减震效果基本相同。分析表明,粘滞阻尼器不仅可以在多遇地震下有效工作,在突发的罕遇地震作用下,也能够很好的发挥耗能减震作用。

全文目录


1 绪论  8-12
  1.1 选题的背景和意义  8-9
  1.2 耗能减震结构体系的研究及应用现状  9-10
  1.3 粘滞阻尼消能支撑结构的研究与应用现状  10-11
  1.4 本文的研究目的和内容  11-12
2 粘滞阻尼器的性能分析及计算模型  12-19
  2.1 粘滞阻尼器的分类及构造  12-15
    2.1.1 圆柱状筒式粘滞阻尼器  12
    2.1.2 粘滞阻尼墙  12-13
    2.1.3 液缸式粘滞阻尼器  13-15
  2.2 影响粘滞阻尼器性能的因素  15-16
    2.2.1 粘滞介质对阻尼器性能的影响  15-16
    2.2.2 温度对阻尼器性能的影响  16
    2.2.3 其他因素对阻尼器的影响  16
  2.3 粘滞阻尼器装置的计算模型  16-19
3 耗能减震结构的抗震分析方法  19-35
  3.1 时程分析法  19-21
  3.2 新型模态叠加法  21-28
    3.2.1 待求解的方程  21-22
    3.2.2 将动力平衡方程转换为模态方程  22-23
    3.2.3 只由初始条件引起的响应  23
    3.2.4 任意荷载作用时的通解  23-27
    3.2.5 生成依赖于荷载的里兹(LDR)向量  27-28
  3.3 快速非线性分析(FNA)法  28-35
    3.3.1 基本平衡方程  29-30
    3.3.2 非线性力的计算  30
    3.3.3 转换为模态坐标  30-31
    3.3.4 非线性模态方程的求解  31-33
    3.3.5 阻尼设备粘性行为的迭代数值算法  33-35
4 粘滞阻尼器支撑减震结构时程分析  35-56
  4.1 工程概况  35-36
  4.2 框架结构模态分析  36-37
  4.3 地震波的选用及调整  37-41
    4.3.1 地震波的选用  37-38
    4.3.2 地震波的调整  38
    4.3.3 本文地震波的选用  38-41
  4.4 粘滞阻尼支撑结构减震效果分析  41-44
    4.4.1 多遇地震作用下减震效果分析  41-42
    4.4.2 罕遇地震作用下减震效果分析  42-44
  4.5 支撑刚度变化对粘滞阻尼器减震效果的影响  44-49
    4.5.1 多遇地震作用下时程反应分析  45-47
    4.5.2 罕遇地震作用下时程反应分析  47-49
  4.6 速度指数对粘滞阻尼器减震效果的影响  49-56
    4.6.1 多遇地震作用下减震效果分析  50-52
    4.6.2 罕遇地震作用下减震效果分析  52-56
5 支撑形式对粘滞阻尼器减震效果的影响  56-60
  5.1 引言  56
  5.2 建立模型  56-57
  5.3 层间位移比较  57-58
  5.4 柱剪力比较  58-60
6 结论  60-61
参考文献  61-66
在读期间发表的学术论文  66-67
作者简历  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 隔震结构
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