耗能减震装置在加固工程中的应用分析

摘要

我国是地震多发的国家，历次强震造成的重大人员伤亡和经济财产损失给结构加固设计提出了更高的要求。传统的加固方法采用“硬抗”的途径，往往导致结构构件严重破坏，加固效果不甚理想。耗能减震加固方法改“抗”为“消”，通过在主体结构增设阻尼器等耗能装置来耗散地震输入的能量，达到保护主体结构安全的目的。该加固方法对提高结构抗震性能具有重要的意义。
　　本文以某8度区罕遇地震作用下结构参数不满足要求的钢筋混凝土框架为背景，对该结构进行抗震加固，利用ETABS有限元软件实现粘滞阻尼器的模拟。
　　首先，制定了三组不同的粘滞阻尼器布置方案，对三种方案结构分别输入Elcentro波，进行快速非线性时程分析，对各方案的时程分析结果进行比较，得出如下结论:结构全高布置时阻尼器耗能49.1％;结构上部布置时阻尼器耗能47.8％;结构底部布置时阻尼器耗能51.0％，尽管阻尼器耗能率差距不大，但阻尼器数量相差较大（结构底部布置时阻尼器数量最少），表明阻尼器布置在结构底部可以发挥更好的耗能能力，即最优方案为结构底部布置。
　　其次，选用三种不同速度指数（a分别为0.15、0.30和0.60）的粘滞阻尼器，对阻尼器最优布置方案结构施加三组地震波（依次为Elcentro波、兰州波和Taft波），进行罕遇地震作用下的时程分析，比较了加固前后结构的动力特性、模态阻尼耗能、阻尼器耗能、层间位移角和层间剪力等结构参数，得出如下结论:当速度指数a=0.15时，位移减震率最大达到55.6％、80.1％、51.2％;当a=0.30时为52.2％、74.6％、50.0％;当a=0.60时为48.1％、65.2％、42.0％，这表明了粘滞阻尼器随着速度指数a的增大，阻尼器耗能呈减小的趋势，同时验证了粘滞阻尼器在提高结构抗震性能方面的优越性能。
　　最后，基于分析结果给出阻尼器速度指数较合理的取值区间，同时得到阻尼器的优化布置规律，为类似工程提供参考。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 结构减震控制概念与分类

1．2．1 结构减震控制概念

1．2．2 被动控制

1．2．3 主动控制

1．2．4 混合控制

1．3 抗震加固技术介绍

1．3．1 传统的加固方法主要有以下几种

1．3．2 新型加固技术

1．4 耗能减震基本情况概述

1．4．1 耗能减震概念

1．4．2 耗能减震的原理

1．4．3 耗能减震装置的类型

1．4．4 结构对粘滞阻尼器的质量要求

1．4．5 粘滞阻尼减震技术应用现状及存在的问题

1．5 本文的主要内容

第二章 粘滞耗能器类型、性能与分析模型

2．1 粘滞耗能器简介

2．2 粘滞耗能器的力学模型

2．2．1 线性模型

2．2．2 kelvin模型

2．2．3 Maxwell模型

2．2．4 Wiechert模型

2．2．5 本文采用的模型

2．3 本章小结

第三章 粘滞耗能器的分析方法

3．1 耗能减震结构设防目标

3．2 结构体系的分析模型

3．2．1 传统结构的分析模型

3．2．2 消能减震结构分析模型

3．3 反应谱法

3．3．1 单个自由度阻尼结构反应谱法

3．3．2 多自由度减震结构振型分解反应谱法

3．4 本文采用的方法快速非线性时程分析法

第四章 粘滞阻尼器位置布置及参数讨论

4．1 阻尼器的选用原则

4．2 阻尼器的布置原则

4．3 本章小结

第五章 粘滞消能器在加固中的应用

5．1 分析软件ETABS介绍

5．2 工程背景

5．3 方案的选定

5．4 待加固结构的基本概况

5．5 本章小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文