高层剪力墙住宅结构减震控制及颗粒阻尼技术研究

摘要

消能减振技术是把结构物的某些非承重构件设计成消能元件，或在结构物的某些部位装设阻尼器。在强风或强震作用下，这些消能元件或阻尼器首先进入非弹性状态，产生较大的阻尼，大量耗散能量，使主体结构的动力反应减小，有效地减轻结构的变形和损伤。目前，消能减震技术已在工业厂房、公共建筑以及桥梁工程等土木工程中得到广泛的应用，但在住宅结构中尚未见到相关的应用报道。本文总结了近年来国内外学者在消能减震方面的研究成果，以某高层剪力墙住宅结构为例，研究了铅剪切阻尼器在住宅结构中的应用问题；此外，本文还通过振动台试验，初步研究了颗粒阻尼技术及其应用于建筑物减振控制的可行性。 首先，在已有的铅剪切阻尼器基础上，研制了新型铅剪切阻尼器。阐述了新型铅剪切阻尼器的构造、组成，以及工作原理。采用大型有限元软件ANSYS对该铅剪切阻尼器的进行了模拟，结果表明该阻尼器性能良好； 其次，以一座高层剪力墙住宅结构为例，通过设置铅剪切阻尼器前后的地震反应对比，探讨了在高层剪力墙住宅结构中设置铅阻尼器的原则和方法，并采用软件MIDAS/GEN对某安装铅剪切阻尼器的高层剪力墙住宅进行了弹塑性分析，验证了铅剪切阻尼器的优良减震性能，为铅剪切阻尼器在高层住宅结构中的应用开拓了新的思路； 最后，对颗粒阻尼技术进行了初步研究，探讨了颗粒阻尼技术在建筑物中可能的应用位置，并通过地震动激励下的振动台试验，对其振动控制效果和机理进行了初步探索。研究结果表明，颗粒阻尼技术对建筑物的大震反应具有良好的抑制效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2消能减震阻尼器的研究现状

1.2.1粘滞液体阻尼器

1.2.2粘弹性阻尼器

1.2.3摩擦阻尼器

1.2.4金属屈服阻尼器

1.2.5铅阻尼器

1.3颗粒阻尼技术

1.4本文研究的主要内容

第2章一种新型铅剪切阻尼器

2.1阻尼器的构造与安装

2.2阻尼器阻尼力的确定

2.3阻尼器的有限元分析

2.3.1有限元模型的建立

2.3.2模拟分析结果

2.4本章小结

第3章新型铅剪切阻尼器在某高层剪力墙住宅结构中的应用

3.1前言

3.2工程概况

3.3结构模型建立

3.4阻尼器的布设

3.4.1消能减震结构的分析方法

3.4.2减震设计用地震动

3.4.3结构在多遇地震下的时程分析

3.4.4阻尼器的阻尼力模型

3.4.5阻尼器在单层平面上的布置

3.4.6阻尼器的最终布置

3.4.7细部设计的相关要求

3.5减震体系的弹塑性分析

3.5.1静力弹塑性分析基本原理

3.5.2静力弹塑性分析方法的实施步骤及评估方法

3.5.3结构的Push-over分析

3.6减震效果

3.6.1多遇地震下的减震效果

3.6.2罕遇地震下的减震效果

3.7本章小结

第4章颗粒阻尼技术的试验研究

4.1前言

4.2颗粒阻尼技术的应用位置

4.3简谐波激励下的减振试验

4.3.1试验模型

4.3.2模型的频率和阻尼特性

4.3.3颗粒阻尼的阻尼特性

4.4地震波输入下的减震试验

4.4.1试验模型

4.4.2试验工况

4.4.3试验结果分析

4.5本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢