墙式铅阻尼器的性能与工程应用研究

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随着耗能减震技术研究的逐步深入,多种实用高效的震(振)动控制装置得以研制开发并广泛应用,效果良好。铅阻尼器是一种利用铅的塑性变形消耗能量的金属型减震(振)装置,其滞回饱满,耗能稳定,构造简单,加工制作方便,无需维护,长期使用指标较优。本文总结了国内外近年来耗能减震技术领域的研究成果及现状,在此基础上提出了新型的墙式铅阻尼器,并从有限元数值模拟及工程应用的角度研究了墙式铅阻尼器的性能,主要工作及结论包括以下几个方面:  第一,总结了结构用耗能减震(振)装置的研究现状。结合国内外耗能减震(振)装置的研究与应用情况,对耗能减震技术的研究发展进行了总结,论述了现有耗能减震装置的工作原理、构造类型、耗能性能及其应用情况,同时指出了不同类型的减震(振)装置在工程应用中的优势及存在的问题。  第二,对剪切型板式铅阻尼器提出了构造改进方案。介绍了现有板式铅剪切阻尼器的构造方式与工作原理,总结了铅阻尼器的研究现状,针对其实际应用中有待解决的问题提出了了三种改进后的铅阻尼器,介绍了各自的构造及工作原理,从理论上论证了改进方案的可行性。  第三,为满足不同的开口需求、提高建筑空间使用的舒适度,设计了两种新型的墙式铅阻尼器。给出了平动剪切型及扭剪型墙式铅阻尼器的细部构造,阐述了其耗能减震的原理,并给出了工程实际中的应用示例,其中扭剪型墙式铅阻尼器旨在满足工程中对于铅剪切阻尼器大变形的需要。  第四,对平动剪切型及扭剪型墙式铅阻尼器的性能进行了有限元模拟研究。利用大型通用有限元软件ANSYS探讨了铅块的塑性发展、阻尼器的滞回性能及铅块高度对阻尼器刚度的影响,同时利用有限元分析软件Midas/GEN对阻尼器的连接件部分进行了模拟分析以保证其能够满足阻尼器的工作要求。  第五,对墙式铅阻尼器的工程应用进行了有限元模拟研究。基于结构的SATWE模型,为对比说明墙式铅阻尼器对结构的影响,在Midas/GEN分别建立未控结构、支撑式减震结构及墙式减震结构的有限元模型,进行了结构静力分析及非线性时程分析,对比研究了不同结构在多遇地震及罕遇地震下的结构响应,通过Perform-3D提取并对比了两种减震结构的阻尼器耗能比例,模拟结果表明墙式铅阻尼器有效降低了结构的地震响应,保护了主体结构的安全,减震效果良好。  最后,总结了本文的主要研究工作,同时立足于本文的研究成果对下一步工作进行了展望。
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