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摩擦阻尼器在工程结构中的研究与应用 摩擦阻尼器在工程结构中的研究与应用

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摩擦阻尼器在工程结构中的研究与应用
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1、,以下问题尚有待解决开发新型高效适应性强的摩擦阻尼装置进行各种摩擦耗能装置的比较和优化分析,给出具体的计算模型加强对摩擦阻尼器的设计问题及减震效果的定量分析加强对摩擦耗能减震结构体系的体化设计研究。参考文献李爱群工程结构减振控制机械工业出版社,李宏男,李忠献,祁皑,贾影结构振动与控制中国建筑工业出版社周云摩擦耗能减震结构设计武汉理工大学出版社,年代以来,人们在总结大震灾害经验中发现,概念设计往往比计算设计更为重要。这主要是由于地震是种随机振动,有难以把握的复杂性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前也难做到。另外,在结构分析方面由于未能充分考虑结构的空间作用非弹性性质材料时效阻尼变化等多种因素,加上耗能器的工作也存在着不确定性,因此,要进行。

2、为严格的控制,规定应根据建筑抗震设防类别抗震设防烈度场地条件建筑结构方案和建筑使用要求,与采用抗震设计的设计方案进行技术经济可行性对比分析后,确定耗能减震设计方案,并且要求认真作好方案的比较和论证。适用范围在进行耗能减震结构设计时,应根据罕遇地震下的预期结构位移控制要求,设置适当的耗能部件。耗能部件可由耗能器及斜撑墙体梁或节点等支承构件组成,耗能器可采用速度相关型位移相关型或其他类型,位移相关型耗能器是指金属屈服耗能器和摩擦耗能器,速度相关型耗能器是指粘滞耗能器和粘弹性耗能器。对于位移相关型耗能器在多遇地震作用下不参与耗能即未屈服或滑移,只提供附加刚度,在罕遇地震作用下才提供附加刚度和附加阻尼对于粘弹性耗能器,只要结构产生振动便进人耗能工作状态,同。

3、擦耗能器,经分析表明,耗能器为结构提供了约的附加阻尼,有效地提高了结构的抗震性能。另外,与采用剪力墙相比,带摩擦耗能器的耗能支撑属非承重构件,安装简单且对结构建筑功能及外观的影响很小建筑师出于耗能器本身美观考虑,特意将其中个耗能器外露以供欣赏,而且能有效减轻结构自重,降低基础造价并提供更大的地下室停车空间。该图书馆总建筑造价为。万美元,与传统结构建构方式相比,采用摩擦耗能器共节省总造价和结构造价。波音发展中心大楼自助餐厅和礼堂大楼波音公司发展中心大楼位于美国西雅图,由栋层的中心楼和栋层综合楼内设自助餐厅礼堂和健身房等组成,建于年,均属钢结构建筑,如图所示。年月日在级的地震中,结构由于地基土液化产生的不均匀沉降,结构中的钢支撑产生屈曲和破坏,造成自助。

4、精确的抗震计算比较困难。所以,工程抗震问题不能完全依赖抗震计算解决,在很大的程度上还要取决于良好的概念设计,耗能减震结构的概念设计除满足现行建筑抗震设计规范的基本要求外,根据其自身的特点还应有其独特之处。良好的概念设计应该包括以下几个基本的问题耗能减震结构的适用范围和设防目标耗能减震结构的性能标准和基本要求耗能器的选择数量确定和布置原则。耗能减展结构的适应范围和设防目标耗能减震结构是指将结构中的些构件如支撑剪力墙等设计成耗能元件,或在结构的些部位节点或连接处设置专门设计的耗能器,在地震作用下通过耗能器来吸收和耗散输人结构的地震能量,以减小结构地震反应的种新型抗震结构。由于耗能减震技术目前在我国还是种新技术,建筑抗震设计规范对其适用范围和设防目标做了。

5、滞回曲线通常是在简谐荷载或低周反复荷载作用下得到的,因此可以近似认为耗能减震结构对于地震动的非线性反应是准简谐的。设在正弦荷载作用下,耗能器的非线性控制力为,耗能器在个周期内所消耗的能量为,设,其中为振幅,为圆频率,则,对于线性粘滞耗能器,其阻尼为在同样振幅下个周期所消耗的能量为令,则可求得耗能器的等效粘滞阻尼系数为,只要给出各类耗能器的恢复力表达式,就可以根据式求得等效粘滞阻尼系数。当耗能器的恢复力表达式不能给出时,可以直接根据力位移滞回曲线的面积求出耗能器所耗散的能量,再根据式求出等效枯滞阻尼系数对于摩擦耗能器,当其恢复。

6、采用隔震与消能减震设计的建筑,当遭遇到本地区的多遇地震影响抗震设防烈度地震影响和罕遇地震影响时,其抗震设防目标应即使在支撑屈曲的情况下也能保证较好的耗能能力。进行耗能器的足尺试验,试验中对形芯板上贴摩擦片和不贴摩擦片两种情况进行对比,结果均表明该耗能器具有和摩擦耗能器相同的滞回特性,而且其摩擦力与预紧力均基本成正比关系。试验研究结果表明耗能器起滑力可由简单的摩擦片试验结果推算得到,而且起滑后其恢复力保持不变,在循环荷载下它的滞回曲线如图所示。但是支撑拉力却呈显著增加趋势,这点在结构设计特别是支撑和柱的设计中应引起足够的重视,支撑内力的增加意味着支撑给柱的附加轴力增加,尤其对于钢筋混凝土柱,柱轴力对其承载力和延性都有较大的影响。因此,充分考虑支撑内力。

7、是奇对称函数,则,由此可得摩擦耗能器的等效刚度和等效滞粘阻尼系数为,,当求出耗能器的等效刚度和等效粘滞阻尼系数后,非线性控制力,可用等效的线性控制力替代,则动力方程等价为线性动力方程,可以采用振型分解法求解。摩擦耗能减震结构的设计方法耗能减震结构抗震设计与普通结构的抗震设计样主要包括三个方面概念设计抗震计算和构造措施。耗能减震结构概念设计是指根据地震灾害和工程经验力学概念等形成的基本设计原则和设计思想,进行耗能减震建筑和结构的总体布置和细部构造的确定过程。概念设计在总体上把握耗能减震结构设计的基本原则,抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段,构造措施则可以在保证整体性加强局部薄弱。

8、有效和经济方面考虑,耗能器更适合于既有建筑的加固,可以在较小或不提高原结构构件承载力的条件下,提高结构的抗震性能。设防目标工程抗震设防的目的是在定的经济条件下,最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏,保障人民生命财产的安全。为此,我国建筑抗震设计规范明确提出了三水准抗震设防目标第水准当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响,建筑物般不受损坏或不需修时理仍可继续使用第二水准当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时,建筑物可能损坏,但经般修理或不修理仍可继续使用第三水准当遭受高于本地区设防烈度的地震影响时,建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。上述三水准设防目标即为小震不坏中震可修大震不倒,但仅对于普通建筑结构。对于耗能减震结构,建筑抗震设计规范中只是规定。

9、力模型采用理想刚塑性模型时,摩擦耗能器在个周期所消耗的能量为则摩擦耗能器的等效粘滞阻尼系数为谐波平衡法设耗能器的非线性恢复力函数表达式为,在正弦荷载作用下,令,,,其中为不可逆分量,为相位角。将,线性化为,设非线性恢复力可用傅立叶级数表示,则,式中,,,比较,由同阶谐波的系数相等,可得即,,,若非线性恢复力函数,。

10、厅和礼堂大楼不同程度的破坏。在随后对结构进行的抗震加固方案比较中,由于摩擦耗能器可以同时提供刚度和阻尼,最终在结构中设置个摩擦耗能器对结构进行抗震加固。耗能器的起滑荷载为,滑移量可达。工程加固于年完工,与传统加固方案相比,节省了大约的加固费用。结语摩擦阻尼器既可用于新建建筑,也可用于抗震加固工程。通过安装摩擦阻尼器可以有效控制结构的侧向位移。随着对耗能减震体系研究的深入,我国也在新出台的建筑结构抗震设计规范中增加了隔震和耗能减震方面的相关内容。摩擦阻尼器作为种耗能减震技术,因其适应性强,可以大范围推广。同时,摩擦阻尼器又存在定的缺点,两种材料在恒定的正压力作用下,保持长期的静接触,会产生冷粘结或冷凝固,所期望的摩擦系数会发生改变。因此,需进步的研究。

11、节等意义上保证抗震计算结构的有效性,这三个部分是个不可分割的整体。世纪高于本规范进行抗震设计的建筑的抗震设防目标。这虽然明确了耗能减震结构的抗震设防目标应高于般依靠自身强度及变形能力延性来抗御地震的抗震设防目标,但未具体明确不同情况下耗能减震结构的抗震设防目标。故依据这规定来进行抗震设计尚有困难。因此,作者提出了以下两个设防目标设防目标小震不坏,中震可修,大震不倒设防目标Ⅱ中震不坏,大震可修。摩擦耗能器在新建及加固工程中的应用肯考迪亚大学图书馆肯考迪亚大学图书馆位于加拿大蒙特利尔市,由幢层结构和幢层结构中间通过连廊连接组成,总建筑面积约为,大楼于年开始设计,年建成完工。图书馆采用摩擦耗能器来代替传统的剪力墙或普通支撑,结构总共采用了个起滑荷载为的摩。

12、时提供附加刚度和附加阻尼,而粘滞耗能器仅提供附加阻尼。般来说,耗能器适用于各种类型的建筑物,由于只有当耗能器中产生定的相对位移时耗能器才工作耗能,因此,耗能器更适用于较柔的结构体系,如钢框架结构中。对于混凝土剪力墙等较刚的结构,采用耗能器有利于控制结构构件早期裂缝的产生。建筑抗震设计规范规定,耗能减震结构主要适用于对使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为,度的建筑。根据耗能器的类型性能特点以及建筑的性能要求,耗能器既可用于新建建筑,也可用于旧有建筑新设计的结构本身已满足抗震要求和结构的可靠度新设计的结构本身不满足抗震要求,设置耗能器主要是为了提高结构的抗震设防标准,通过在结构中设置耗能器使结构满足抗震要求既有建筑中设置耗能器以提高结构的抗震性能。。

参考资料:

[1](定稿)地铁屏蔽门项目投资立项申报材料(最终定稿)(第14页,发表于2022-06-25 17:12)

[2](定稿)地道中药材种苗基地项目投资立项申报材料(最终定稿)(第11页,发表于2022-06-25 17:12)

[3](定稿)地质研究所办公楼扩建项目投资立项申报材料(最终定稿)(第32页,发表于2022-06-25 17:12)

[4](定稿)地质环境灾害减灾工程项目投资立项申报材料(最终定稿)(第108页,发表于2022-06-25 17:12)

[5]煤矿安全监控分站的PLC的设计(第40页,发表于2022-06-25 17:12)

[6](定稿)地质环境安全综合评价方法研究项目投资立项申报材料(最终定稿)(第73页,发表于2022-06-25 17:12)

[7](定稿)地质灾害预警预报信息系统开发与应用项目投资立项申报材料(最终定稿)(第29页,发表于2022-06-25 17:12)

[8](定稿)地质灾害避让搬迁安置工程项目投资立项申报材料(最终定稿)(第32页,发表于2022-06-25 17:12)

[9](定稿)地质灾害易地扶贫搬迁试点工程项目投资立项申报材料(最终定稿)(第40页,发表于2022-06-25 17:12)

[10](定稿)地质博物馆项目投资立项申报材料(最终定稿)(第48页,发表于2022-06-25 17:12)

[11]煤矿3510KV变电所的设计(第47页,发表于2022-06-25 17:12)

[12](定稿)地质公园项目投资立项申报材料(最终定稿)(第32页,发表于2022-06-25 17:12)

[13](定稿)地膜覆盖在茶叶生产中的应用研究及示范项目投资立项申报材料(最终定稿)(第23页,发表于2022-06-25 17:12)

[14](定稿)地膜科学使用农业清洁生产示范项目投资立项申报材料(最终定稿)(第37页,发表于2022-06-25 17:12)

[15]煤矿309采区供电的设计(第43页,发表于2022-06-25 17:12)

[16]煤矿2.4Mta新井的设计(最终版)(第144页,发表于2022-06-25 17:12)

[17](定稿)地理信息系统项目投资立项申报材料(最终定稿)(第31页,发表于2022-06-25 17:12)

[18](定稿)地热温泉地质公园地质遗迹保护项目投资立项申报材料(最终定稿)(第24页,发表于2022-06-25 17:12)

[19](定稿)地热勘查与地源热泵技术集成大范围供暖制冷示范项目投资立项申报材料(最终定稿)(第35页,发表于2022-06-25 17:12)

[20](定稿)地灾防治工程昭君村滑坡治理工程项目投资立项申报材料  (最终定稿)(第20页,发表于2022-06-25 17:12)

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