装有钢阻尼器钢框架的减震性能研究

摘要

钢阻尼器取材方便、制造和安装简单、耐久性好、价格低廉。钢阻尼器能为结构提供附加抗侧刚度和附加阻尼，利用钢材良好的滞回性能耗散输入的地震能量，保护主体结构，减震效果显著，因此广泛应用于新建建筑的抗震控制，也可以用于旧有建筑的加固维修。本文对装有钢阻尼器钢框架的减震性能进行了研究。主要研究内容及结果如下：
　　 ⑴整体结构中的金属阻尼器的有限元模拟：金属阻尼器的耗能工作原理是利用其塑性变形来耗散输入的能量，而弹簧单元只能贮存能量，却不能耗散能量，所以耗能减震结构有限元研究中，金属阻尼器不适宜用弹簧单元来模拟；而壳单元，能直接用于金属阻尼器的有限元模拟，并且通过合理的网格划分和边界接触处理，可以得到比较满意的结果。
　　 ⑵利用ABAQUS 有限元程序对单圆孔型钢阻尼器进行拟静力加载有限元分析。其结果与试验结果的良好吻合验证了有限元模拟的准确性以及单圆孔型钢阻尼器稳定的滞回性能。（3）利用ABAQUS 有限元程序对装有单圆孔型钢阻尼器的试验钢框架进行振动台试验有限元分析，同时利用ABAQUS 单元库里的壳单元对空间框架中的钢阻尼器进行有限元模拟。其结果与试验结果的良好吻合验证了单圆孔型钢阻尼器对结构有显著的减震效果。
　　 ⑷利用ABAQUS 有限元程序对装有单圆孔型钢阻尼器的半刚性连接钢框架进行地震动力时程有限元分析。在不同的地震波和不同的地震波幅值作用下，研究平面框架中的钢阻尼器的工作情况和对结构的减震效果。
　　 ⑸推导出钢阻尼器对结构的耗能指标公式，得出钢阻尼器对结构减震效果的影响因素。选择阻尼装置与主体框架的刚度之比SR，阻尼装置中支撑构件与阻尼器刚度之比BD作为影响参数，利用ABAQUS 有限元程序，考察这些参数的变化对结构抗震性能、减震效果的影响，基于上述结果的分析，得到这些参数的最佳取值范围，为合理设计单圆孔型钢阻尼器以及连接阻尼器的支撑提供依据。