【摘 要】
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云南省2022年1月1日颁布实施的《建筑消能减震应用技术规程》中将消能减震结构在罕遇地震作用下消能器总耗能与地震总输入能量的比值(耗能比)作为减震效率评价指标。但目前对于该指标如何影响结构动特性和地震反应等方面的理论研究和分析还有待完善。因此本文针对附设软钢阻尼器和摩擦阻尼器的消能减震结构中这一评价指标的计算方法及其影响因素开展研究工作。主要研究过程和结果如下:1、建立附设软钢阻尼器和摩擦阻尼器单
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云南省2022年1月1日颁布实施的《建筑消能减震应用技术规程》中将消能减震结构在罕遇地震作用下消能器总耗能与地震总输入能量的比值(耗能比)作为减震效率评价指标。但目前对于该指标如何影响结构动特性和地震反应等方面的理论研究和分析还有待完善。因此本文针对附设软钢阻尼器和摩擦阻尼器的消能减震结构中这一评价指标的计算方法及其影响因素开展研究工作。主要研究过程和结果如下:1、建立附设软钢阻尼器和摩擦阻尼器单自由度消能减震结构体系模型,从结构动力方程出发,基于能量分析法,推导并得出在谐振激励和地震激励下,结构处于弹性和弹塑性状态下的阻尼器耗能比计算公式,结合SAP2000和基于Newmark隐式算法编写的耗能比计算软件进行计算公式准确性验证。并根据所得公式确定影响耗能比的三个主要因素为:荷载频率与结构固有自振频率的比值β、等效粘滞阻尼比ξc和外部激励幅值(?)g。其中,弹性体系ξc可细分为:附加阻尼比ξd和阻尼器主要参数(弹性刚度Kd0、屈服位移(起滑位移)udy、屈服力(起滑摩擦力)Fdy。弹塑性体系除上述参数外还需考虑结构的屈服力Fy和屈服位移uy两个参数。2、运用自编软件分别对两种激励条件下附设软钢阻尼器和摩擦阻尼器的单自由度结构体系进行弹塑性时程分析,提取两种阻尼器体系所对应的1中每一个影响因素发生改变时耗能比、结构响应、能量响应、阻尼器出力与层间剪力比和最大阻尼力与结构屈服剪力比的变化情况进行比对分析。研究结果表明:(1)无论结构处于弹性或弹塑性,其耗能比均在产生共振时达到最小值,在频率比远离共振值时有所提升。若将频率比控制在[1.6,1.8]范围内,可使软钢阻尼器线弹性体系耗能比达到60%~70%,摩擦阻尼器线弹性体系耗能比达到50%~60%,且当主体结构进入塑性后两种阻尼器的耗能比仍可达到20%~30%。(2)无论结构处于弹性或进入弹塑性,在规范许可的附加阻尼比范围内,增大附加阻尼比可提高耗能比。(3)无论结构处于弹性或进入弹塑性,阻尼器的刚度对耗能比的影响较大。选定刚度后,适当加大屈服强度和屈服位移有利于提升耗能比,且选择屈服位移为0.002m~0.004m的软钢阻尼器和起滑位移为0.005m~0.010m的摩擦阻尼器可达到较好的耗能效果。(3)结构进入弹塑性后,耗能比会受到结构屈服特性的影响,当确定结构的弹性刚度之后,适当降低结构的屈服力和屈服位移可提升耗能比值(4)在常用设防烈度所对应的地震动加速度幅值范围内,阻尼器耗能比随着幅值的增大而降低。(5)无论结构处于线弹性或进入塑性,耗能比均与结构位移响应呈现反比关系。
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