软钢阻尼器在高烈度区钢框架结构中的减震性能分析

摘要

在强震作用下，传统结构通常是依靠结构自身来消耗地震能量，这样结构就不可避免地要进入弹塑性阶段，从而导致结构整体发生破坏甚至是倒塌，造成无法弥补的后果。通过使用耗能减震技术，在结构中设置某些耗能减震装置，耗散掉一部分输入结构的地震能量，降低主体结构进入弹塑性阶段的可能性，进而保护主体结构的安全。软钢阻尼器就是一种被动耗能装置，选择不同的布置位置、布置形式以及阻尼器型号都会对结构的抗震性能带来不同程度的影响。如何确定合理的阻尼器布置方案十分关键，但是目前并无明确统一的规范和标准以供查阅。
　　本文通过采用有限元分析软件SAP2000进行时程分析，结合具体的高烈度地震区工程实例，通过建立不同方案模型，对比分析了在多遇、罕遇（9度地震区）地震作用下，纯钢框架结构、设置两种不同类型软钢阻尼器支撑以及设置普通偏心支撑等四种不同结构方案下的结构层间剪力、层位移、层间位移角、层间加速度等地震反应参数，分析结果表明:软钢阻尼器在多遇地震作用下，能够为结构提供较大的侧向刚度，效果与普通支撑较为相似;而在罕遇地震作用下，可以有效地降低结构的地震反应。在此基础上，又对比分析了软钢阻尼器的不同布置位置与布置形式对其耗能减震性能的影响，得出最合理的布置方案，并不是复杂繁琐的布置方案就一定安全稳定，简洁有效的方案既能保证结构安全，又可以节省结构空间，降低结构成本。
　　最后，采用目前较为先进的两种新型的软钢阻尼器与初始方案中的软钢阻尼器在相同方案下进行对比分析，发现新型软钢阻尼器在耗能减震方面的优缺点，为新型阻尼器能够更快地应用到实际工程（尤其是高烈度地震区）中去，提供一定的理论参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景和意义

1．2 抗震理论的研究发展进程

1．2．1 第一阶段(20世纪初~40年代)：静力阶段

1．2．2 第二阶段(20世纪50~60年代，现仍使用)：反应谱法

1．2．3 第三阶段(20世纪70年代至今)：时程分析法

1．2．4 第四阶段(20世纪90年代至今)：基于性能的抗震设计理论

1．3 国内外钢框架结构抗震性能的研究发展进程

1．3．1 国外钢框架抗震性能的研究发展进程

1．3．2 国内钢框架抗震性能的研究发展进程

1．4 结构减震控制技术

1．5 选题背景及意义

1．5．1 选题背景

1．5．2 选题意义

1．6 本文的主要研究内容

第2章 耗能减震装置的抗震性能分析

2．1 引言

2．2 耗能减震原理与装置分类

2．2．1 结构减震控制技术的分类

2．2．2 耗能减震的原理

2．2．3 耗能装置(耗能阻尼器)的分类

2．3 金属耗能器(软钢阻尼器)工作原理、特点

2．4 金属耗能器(软钢阻尼器)的力学性能指标及计算模型

2．4．1 理想弹塑性模型

2．4．2 双线性模型

2．5 金属耗能器(软钢阻尼器)的国内外发展研究进程与现状

2．6 金属耗能器(软钢阻尼器)的类型与性能

2．6．1 加劲耗能器

2．6．2 梁式耗能器

2．6．3 无粘结支撑耗能器

2．6．4 蜂窝状钢板耗能器

2．7 新型金属耗能器的研究

2．7．1 SMA阻尼器

2．7．2 回型软钢阻尼器

2．7．3 超塑性锌铝合金阻尼器

2．8 结构地震反应的分析方法

2．8．1 振型分解反应谱法

2．8．2 时程分析法

2．9 本章小结

第3章 软钢阻尼器在高烈度区钢框架结构中的减震性能分析

3．1 引言

3．2 模型概况

3．3 地震波的选取与调整

3．3．1 地震波的选用

3．3．2 地震波的调整

3．3．3 本文地震波的选取

3．4 高烈度区钢框架结构在不同结构措施下的抗震性能分析

3．4．1 基本模型简介

3．4．2 结构振型分析

3．4．3 结构模态分析

3．4．4 结构层间剪力的对比分析

3．4．5 结构层位移以及层间位移角的对比分析

3．4．6 结构层间加速度对比分析

3．5 本章小结

第4章 软钢阻尼器的布置方式对结构减震性能的影响分析

4．1 引言

4．2 软钢阻尼器的布置位置对结构减震性能的影响

4．2．1 模型概况

4．2．2 结构时程分析结果

4．3 软钢阻尼器的不同布置形式对结构减震性能的影响

4．3．1 模型概况

4．3．2 结构时程分析结果

4．4 本章小结

第5章 不同类型的软钢阻尼器对结构抗震减震性能的影响分析

5．1 引言

5．2 模型概况

5．3 结构时程分析结果

5．3．1 自振周期的对比分析

5．3．2 层间剪力的对比分析

5．3．3 层位移及层间位移角的对比分析

5．3．4 层间加速度的对比分析

5．4 本章小节

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望与不足

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢