偏心结构消能减震模型试验研究

摘要

偏心结构在地震作用下除了发生平动以外，还会发生扭转，从而加剧了结构的破坏。随着消能减震技术的发展，粘滞阻尼器等消能减震技术为偏心结构的抗震提供了一条新途径。本文主要研究了粘滞阻尼器在偏心结构中的优化布置策略。并对提出的优化控制策略采用振动台试验进行了验证。主要内容如下:
　　(1)在以往偏心结构中粘滞阻尼器的优化布置策略研究的基础上，提出以层间位移角和位移比的加权组合的目标控制函数的粘滞阻尼器的优化布置策略。为了验证其消能减震的有效性，本文以一8层L型偏心框架结构为算例模型，采用有限元分析软件SAP2000计算分析在不同地震烈度下的地震响应（如位移比、层间位移角等），得出粘滞阻尼器只提供阻尼力，而不增加结构的刚度，以层间位移角和位移比的加权组合为目标控制函数的优化控制策略较传统控制方法的控制效果要好。
　　(2)鉴于本次研究的主要目是验证粘滞阻尼器优化布置策略的减震效果有效性，本文利用1m×1m的振动台，设计一1∶15的四层L型有机玻璃试验模型，运用有限元软件SAP2000进行理论分析，对不同目标控制函数为依据布置粘滞阻尼器的偏心结构进行常遇、基本、罕遇地震作用下的地震响应分析，得出不同粘滞阻尼器优化布置策略对结构的减震效果不同。
　　(3)在理论分析的基础上，对有机玻璃试验模型进行振动台试验，对比分析理论计算结果和试验结果，得出以层间位移角和位移比的加权组合为目标控制函数的阻尼器最优控制策略对偏心结构消能减震效果良好，提高了偏心结构的抗震性能，为偏心结构消能减震的优化设计提供科学的理论依据和有效的设计方法。
　　(4)最后，综合试验数据和理论计算数据得出了结论，提出有待研究的问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 振动台试验的概况

1．3 国内外消能减震模型试验研究和进展

1．3．1 国外研究与进展

1．3．2 国内研究与进展

1．4 课题背景来源

1．5 本文主要研究内容

第2章 偏心结构中粘滞阻尼器的优化布置

2．1 粘滞阻尼器的类型

2．2 目标控制函数和优化设计方法

2．2．1 目标控制函数

2．2．2 优化设计

2．3 偏心结构的不同目标优化函数的算例分析

2．3．1 算例有限元模型的建立

2．3．2 算例模型的分析结果

2．4 本章小结

第3章 偏心结构消能减震试验模型的数值分析

3．1 试验模型的有限元模型建立

3．2 地震波的选取

3．3 偏心结构消能减震前后地震响应数值分析

3．3．1 偏心结构振型周期、频率的对比分析

3．3．2 偏心结构振型质量参与系数

3．3．3 偏心结构的位移比

3．3．4 偏心结构的层间位移角

3．4 本章小结

第4章 偏心结构消能减震振动台模型试验

4．1 试验目的

4．2 试验模型设计与制作

4．3 振动台尺寸、试验模型边界模拟

4．4 模型相似关系

4．4．1 相似原理

4．4．2 相似方法

4．4．3 相似比的确定

4．4．4 相似比的验证

4．5 试验测试、采集仪器与测点布置

4．5．1 测试仪器

4．5．2 采集仪器

4．6 试验工况及试验地震激励选择

4．7 偏心结构消能减震前后地震响应试验结果对比

4．7．1 偏心结构的模态分析试验结果对比

4．7．2 多遇地震作用下偏心结构顶层位移、加速度响应对比

4．7．3 罕遇地震作用下偏心结构顶层位移、加速度响应对比

4．7．4 地震作用下偏心结构各层最大位移对比

4．8 模型试验值和模型理论值的误差对比

4．9 本章小结

第5章 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要学术成果

致谢