黏滞阻尼消能减震结构简化设计方法研究

摘要

随着耗能减震技术越来越多的在实际工程中的应用，很多的学者对于被动耗能减震结构的设计方法进行了研究，其中基于性能的抗震设计理论和方法是各国地震工程专家广泛讨论的课题。直接基于位移的设计方法是基于性能的设计方法的一种，因其思路清晰，能够有效控制结构变形等优点而广泛应用于结构的抗震设计中。本文主要将直接基于位移的抗震设计方法应用于被动耗能减震结构中，研究采用非线性黏滞阻尼器的减震结构简化设计方法。完成的主要研究工作和成果如下：
　　 一、简单介绍了基于性能的抗震设计的三种方法，并且将其中的直接基于位移的抗震设计方法应用于采用了黏滞阻尼器的减震结构，主要设计思路为：假定目标层间位移角，将结构等效为单自由度体系，用等效阻尼比和等效周期来表征结构，求出结构刚度及承载力。并且计算结构所需的附加阻尼比，根据附加阻尼比选择合适的阻尼器。本文通过该方法对一型钢混凝土框架核心筒结构进行了减震设计。
　　 二、由于采用三维杆件模型进行弹塑性分析的复杂性，本文讨论了一种简化的层模型建立方法。通过静力弹塑性分析方法得到每层的层间剪力与层间变形曲线，转化为三线型恢复力模型进行分析。计算结构的等效弯曲变形，即由楼层整体弯曲变形所产生的层间水平位移差。并针对黏滞阻尼器只对剪切变形耗能，而不对弯曲变形耗能的情况，在减震结构的计算过程中，令阻尼器的两端相对位移等于层间位移减去等效弯曲变形。本文用该方法将-框架-核心筒结构等效为层模型，详细阐述了Wilson-θ法的计算原理及过程，并用Matlab编程进行了原结构及减震结构的动力时程分析。
　　 三、采用三维结构非线性分析与性能评估软件PERFORM-3D对上述框架-核心筒结构进行了弹塑性时程分析，验证了直接基于位移的减震结构的设计方法的可行性。并且通过对层模型计算结果的分析对比，表明该层模型可以满足一定的计算精度。