附加粘滞阻尼器结构基于性能的抗震设计方法研究

摘要

消能减震结构是近年来各国都在研究的地震领域的一项新技术,消能减震结构是通过附加在结构上的消能装置来消耗水平地震作用或风作用下输入给结构的能量,从而达到抗震目的。基于性能的抗震设计是指结构所产生的最大变形不超过事先设定好的一个范围(即性能目标),通过合理的性能目标的选定,使得建筑结构的造价费用更为合理。结合消能装置,将其应用到基于性能的抗震设计理念中来,本文将二者结合,并且针平面对不对称结构,进行了以下研究工作。
　　对于粘滞阻尼器的力学特性进行了简单的介绍,给出了粘滞阻尼器的各种力学模型,比较了非线性粘滞阻尼器和线性粘滞阻尼器的性能,介绍了非线性阻尼器的等效线性化原理。推导了线性粘滞阻尼器和非线性粘滞阻尼器的附加阻尼比计算公式。并对其他常见阻尼器进行简单介绍。
　　研究了附加非线性粘滞阻尼器平面不对称结构基于性能的抗震设计方法,介绍了平面对称结构直接基于位移的抗震设计方法。将结构多自由度体系等效成为单自由度体系,然后由位移反应谱计算出单自由度体系在特定地震作用下,满足性能目标的总阻尼比,认为该阻尼比就是原结构所需的总阻尼比,从而计算出阻尼器所需提供的阻尼比,最后进行阻尼器设计。针对平面不对称结构,使用能力谱法,建立需求曲线与能力曲线,通过交点与目标位移的比较,计算出了结构满足性能目标的附加阻尼比。介绍了结构在两个方向上的阻尼系数的分配方式,通过两条实际地震波和一条人工波对消能结构进行时程分析,用于验证能力谱法对于平面不对称结构的有效性。
　　探索了附加粘滞阻尼器结构的位移响应计算方法,首先假定结构顶点位移,算出附加非线性阻尼器结构的总阻尼比,建立能力谱曲线与需求谱曲线,比较二者交点与假定的顶点位移的关系,若比较结果不接近,则重新假定结构顶点位移,进行反复迭代失算,直到假定的顶点位移与能力谱曲线和需求谱曲线的交点的位移接近为止。用此方法,计算多个模态下结构的顶点位移,最后通过CQC组合得出结构顶点的最终位移。并用三条地震波对效能结构进行时程分析,已验证该方法的有效性。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2结构控制理论概述

1.3不对称结构的研究进展

1.4基于性能的减震设计方法的发展概况

1.5本文主要工作

第二章 粘滞性阻尼器的力学性能

2.1 粘滞阻尼器

2.2非线性阻尼器的等效线性化

2.3附加粘滞阻尼器结构的等效阻尼比

2.4其他消能装置介绍

2.5本章小结

第三章 结构地震响应计算方法

3.1单自由度体系的反应谱计算方法

3.2多自由度体系的强行解耦法

3.3时程分析法

3.4本章小结

第四章 粘滞阻尼器基于性能的减震设计方法

4.1 对称结构直接基于位移的减震设计方法

4.2 非对称结构基于能力谱法的抗震设计

4.3 安装非线性粘滞阻尼器结构基于性能的抗震设计

4.4 本章小结

第五章 附加粘滞阻尼器不对称结构的简化分析方法

5.1基于能力谱法的简化分析方法

5.2算例分析

5.3时程分析

5.4本章小结

第六章 结论与进一步工作

6.1结论

6.2进一步问题的研究

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢