阻尼力可变摩擦阻尼器的减震性能比较研究

摘要

阻尼力可变摩擦阻尼器是针对传统摩擦阻尼器仅有单一恒定起滑摩擦力的不足而提出的一类新型摩擦阻尼器(如已有的向心式摩擦阻尼器)。本文结合张蓬勃和西南交通大学建筑工程抗震研究所提出的一种新型可变阻尼力摩擦阻尼器--双行程可变阻尼力摩擦阻尼器的荷载试验研究，对试验结果数据做了分析并提出了该阻尼器的滞回曲线的分析模型，并将其同传统普通摩擦阻尼器、向心式摩擦阻尼器进行了减震效果的对比研究。
　　首先，文章简要介绍了普通摩擦阻尼器和向心式摩擦阻尼器的工作原理和滞回曲线分析模型，并结合荷载试验结果提出了双行程可变阻尼力摩擦阻尼器的滞回曲线分析模型；然后，按照传统抗震设计方法设计了8度设防等级地震下的某办公楼和其用钢量减少20%～30%的办公楼，并通过有限元程序SAP2000对两个办公楼建筑进行了8度设防等级罕遇地震下的弹塑性时程分析和单调水平荷载作用下的Pushover分析；最后，将抗震性能较差的办公楼建筑作为减震结构的主结构，并结合Pushover分析结果将其简化为层剪切模型，结合性能优化法和自编VB结构弹塑性时程分析程序对安装普通摩擦阻尼器、向心式摩擦阻尼器和双行程可变阻尼力摩擦阻尼器的减震结构在8度设防等级BCJ-L2波罕遇地震作用下进行了初步设计，设计完成后进行了以下两组对比分析：①分别将安装三种摩擦阻尼器的减震结构同抗震性能较好未减用钢量的办公楼结构在8度设防等级罕遇地震下进行了抗震性能对比分析。②将安装三种摩擦阻尼器的减震结构在8度设防等级罕遇地震和中震作用下进行了三种阻尼器的减震效果对比分析。
　　研究结果表明，分别安装三种摩擦阻尼器的减震结构在大量减少结构总用钢量的同时均获得了较传统抗震结构更优的抗震性能；两种阻尼力可变摩擦阻尼器在罕遇地震作用下减震效果略优于普通摩擦阻尼器，在中震作用下则是明显优于普通摩擦阻尼器。在中震和罕遇地震作用下，双行程可变阻尼力摩擦阻尼器的减震效果均略优于了向心式摩擦阻尼器。由此可见，利用摩擦阻尼器对结构进行减震控制较传统抗震设计方法优势明显；阻尼力可变摩擦阻尼器较传统摩擦阻尼器在罕遇地震作用下略有优势，但在中震作用下却是大大提高了减震效果；双行程可变阻尼力摩擦阻尼器在罕遇地震和中震作用下均较向心式摩擦阻尼器具有更优的减震效果，该新型阻尼力可变摩擦阻尼器是一种值得采用且具有一定前景的阻尼力可变摩擦阻尼器。