新型粘弹性抗侧力体系抗震性能分析

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本文提出的新型粘弹性抗侧力体系是一种钢框架墙板结构形式,由外围钢框架、粘弹性阻尼器和内填波纹钢板剪力墙组成,同时采用传统抗震设计方法和消能减震技术,通过设置粘弹性阻尼器为结构提供附加刚度及阻尼,降低结构的振动反应,使结构具有良好的抗震性能。在外荷载作用下,通过粘弹性阻尼器减小结构在位移限值(弹性层间侧移)范围内的振动反应,当侧移超过位移限值后,由波纹钢板承担水平荷载。它设计简单、安装方便、造价低,是一种优秀的抗侧力体系,具有广泛的应用前景。本文通过总结粘弹性阻尼器的国内外研究成果,分析粘弹性阻尼器及内部阻尼材料的力学性能,提出一种引入位移极限机理的新型粘弹性阻尼器,并为安装此粘弹性阻尼器的结构体系提出一套系统的结构设计方法,为后期研究提供参考。以办公楼为原型,设计一榀六层的新型粘弹性抗侧力结构体系,并按原尺寸选取底部两层、单跨为分析模型。根据各构件的功能提出新型粘弹性抗侧力体系的侧向力传递途径:水平侧向力通过梁平均分配给每一个粘弹性阻尼器,通过粘弹性阻尼器的剪切变形耗散能量;当侧移达到规定限值后,侧向力通过粘弹性阻尼器传递至下部波纹钢板上,再通过鱼尾板将水平侧向力向下传递至钢框架;钢框架通过自身的变形将水平侧向力传递给下部基础。根据本文提出的设计方法和计算结果,运用ABAQUS有限元分析软件分别建立新型粘弹性抗侧力体系、传统钢板剪力墙和波纹钢板剪力墙的非线性有限元分析模型,对比三种结构在单调荷载及循环荷载作用下的工作状态。研究结果表明:1.本文提出的设计方法是合理的,新型粘弹性抗侧力体系能够达到较好的抗震性能;2.单调荷载作用下,相同水平荷载作用下新型粘弹性抗侧力体系的顶点侧移最小,表现出较好的抗侧能力。3.循环荷载作用下,结构在弹性层间位移幅值(14mm)范围内,新型粘弹性抗侧力体系表现出较好的滞回性能,其良好的抗震耗能特性来源于粘弹性阻尼器。粘弹性阻尼器在减小结构侧移、提高结构稳定性以及延缓内嵌钢板屈曲变形等方向做出巨大贡献;新型粘弹性抗侧力体系的提出首次将粘弹性阻尼器和波纹钢板剪力墙结合,拓宽粘弹性阻尼器的应用范围,完善现有的抗侧力体系,是有实际意义的尝试。
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