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双剪型分阶段屈服阻尼器力学分析及减震应用

双剪型分阶段屈服阻尼器力学分析及减震应用

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作者：杨超安徽理工大学

学位级别：硕士

随着现代土木工程的快速发展,建筑结构抗震的重要性不言而喻,被动消能减振理论也被广泛应用于实际工程中。金属屈服阻尼器构造简单且耗能性能优良,但现有研究中的软钢阻尼器大多不具备分阶段屈服的能力,即使存在的几种分阶段屈服阻尼器... 详细信息

随着现代土木工程的快速发展,建筑结构抗震的重要性不言而喻,被动消能减振理论也被广泛应用于实际工程中。金属屈服阻尼器构造简单且耗能性能优良,但现有研究中的软钢阻尼器大多不具备分阶段屈服的能力,即使存在的几种分阶段屈服阻尼器,耗能构件也不是协同工作,阻尼器的耗能效率无法最大化。于是本文提出一种采用造价低廉的Q235和Q345钢材制作,由结构简单的X型和U型软钢片组合而成的双剪型分阶段屈服阻尼器,针对其主要研究内容及结论如下:(1)利用ANSYS建立经过调整具体参数的双剪型分阶段屈服阻尼器的数值模型,验证分阶段屈服的合理性,并对其耗能性能进行分析,通过研究发现:通过调整X型和U型软钢各自的屈服强度及相应尺寸,可以实现分阶段屈服耗能的目的;其滞回曲线饱满平稳且存在明显的三个阶段,第二阶段荷载-位移曲线呈双折线,第三阶段呈三折线,说明该阻尼器具备优异的耗能效率和平稳的滞回特性。(2)分别设计不同参数的X型和U型软钢阻尼器试件共44个,进行数值建模并对比分析,再取合理参数范围内的X型和U型软钢组合成双剪型分阶段屈服阻尼器并拟合出恢复力计算公式和模型,通过研究发现:X型和U型软钢阻尼器在最大位移为8mm作用下确定的屈服位移仅受屈服强度的影响,且二者的屈服荷载、初始刚度、最大出力及等效黏滞阻尼系数均随着相应参数的变化而发生变化;文中提出的考虑具体参数的DSSD阻尼器试件恢复力模型曲线与计算公式的结果重合度较高,可以准确描述DSSD阻尼器的力学特性。(3)对具有工程背景的某宿舍楼框架结构数值建模并进行结构减震模拟分析,然后将四种不同最大出力值的DSSD减震系统安装至结构中再次分析,通过研究发现:该结构基础频率较低,说明结构整体刚度较为合理;结构在遭遇7度多遇及罕遇地震时,各层的最大位移及加速度均逐层增加,且各层的最大弹性层间位移角均满足规范中关于混凝土框架结构层间位移角的规定;以结构在无控状态下梁轴力最大值为基础,确定四种工况并进行分析对比,结果表明四种工况中当最大出力值为梁轴力的125%时减震效果最佳。图[65]表[21]参[64]

关键词：双剪型分阶段屈服软钢阻尼器恢复力公式减震应用

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