钢筋混凝土框架加固结构中粘弹性消能支撑的刚度效应分析

摘要

消能减震加固技术是一种新兴技术.与传统的加固技术相比,它具有很多的优势并因此而具有美好的应用前景.该文主要研究粘弹性消能支撑加固的某钢筋混凝土框架结构中阻尼器及其支撑的刚度对该加固结构的抗震性能和荷载效应的影响.在研究中建立了此加固结构的三维模型并使用SAP2000程序中的快速非线性分析(FNA)法对其进行分析.该论文对FNA法进行了详细的阐述.为了进行研究,该论文提出了两个比率,一个是设置于第i楼层的粘弹性阻尼器的支撑构件的总水平刚度与原结构相应楼层的层间剪切刚度的比率,假定其它各楼层的相应比率与此比率相等,则将此比率称为支撑构件-结构刚度比,并用α来表示;另一个是设置于第i楼层的粘弹性阻尼器的总水平刚度与原结构相应楼层的层间剪切刚度的比率,同样假定其它各楼层的相应比率与此比率相等,并将此比率称为阻尼器—结构刚度比,并用β来表示.该论文分析了由α=0.30而β取12个不同值而得到的算例的12个工况.在12个工况的数值分析结果的基础上,总结出了粘弹性消能支撑的支撑构件-结构刚度比α=0.30时结构的动力特性和荷载效应等随阻尼器-结构刚度比β变化的规律.随后,得到了使加固结构在设防烈度地震荷载作用下能够正常使用的阻尼器-结构刚度比β的最佳值以及与此最佳值相对应的算例结构的最佳加固方案之一.该论文的研究表明,相比于传统抗震加固技术,粘弹性消能支撑加固技术具有巨大的优越性.除上述结论之外,该论文还进一步得到了算例结构中粘弹性消能支撑的支撑构件-结构刚度比α与阻尼器-结构刚度比β的比值δ的理想取值范围.在其它加固结构中可参考使用此结论.在研究中还发现,由于增设粘弹性消能支撑后输入结构的地震能量主要由消能支撑来消耗,因此在粘弹性消能支撑所在区域附近存在应力集中现象,与消能支撑相连接的部分构件的内力(如柱的轴力)将出现显著变化,甚至于利用改变粘弹性消能支撑的刚度等途径也无法使其满足承载力的要求,因此,在确定加固方案时,需要对这些构件予以重点关注并采取恰当的加固措施使其具备足够的承载力.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1建筑抗震加固技术的演变和发展

1.1.1传统的抗震加固技术

1.1.2消能减震加固技术

1.1.3对建筑抗震加固技术发展的展望

1.2关于在结构中运用粘弹性阻尼器的研究状况

1.3本文的主要内容

第2章粘弹性阻尼器

2.0引言

2.1粘弹性阻尼器的计算模型

2.1.1粘弹性材料应力-应变关系

2.1.2粘弹性阻尼器的本构关系

2.1.3其它粘弹性阻尼器计算模型

2.2粘弹性阻尼器加固结构的计算

2.2.1循环设计法

2.2.2快速非线性分析(FNA)法

2.2.3时程分析法

第3章新型模态叠加法

3.0引言

3.1待求解的方程

3.2将动力平衡方程转换为模态方程

3.3只由初始条件引起的响应

3.4任意荷载作用时的通解

3.5生成依赖于荷载的里兹(LDR)向量

3.6参与系数

3.6.1质量参与系数

3.6.2静载参与系数

3.6.3动载参与系数

3.7小结

第4章快速非线性分析(FNA)

4.0引言

4.1基本平衡方程

4.2非线性力的计算

4.3转换为模态坐标

4.4非线性模态方程的求解

4.5阻尼设备粘性行为的迭代数值算法

4.6小结

第5章粘弹性消能支撑的刚度效应

5.0引言

5.1算例及研究思路

5.1.1算例简介

5.1.2研究思路

5.2算例结构的地震反应及比率β最佳值的确定

5.2.1结构的基本周期和阻尼比

5.2.2侧向力和侧向位移

5.2.3柱的轴力和弯矩的相互作用及比率β最佳值的确定

5.2.4比率δ的理想取值范围

5.3小结

5.4图表

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研成果