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基于性能的粘弹性阻尼器减震体系抗震设计应用研究

作　者: 阎茹
导　师: 韩建平；杜永峰
学　校: 兰州理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 基于性能的抗震设计方法 粘弹性阻尼器 性能目标 能力谱法 弹塑性时程分析 等效阻尼比
分类号: TU352.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初美、目等国家的学者在总结近年来震害的基础上提出的新的抗震设计思想，现已成为21世纪各国抗震设计规范修订的主流方向。粘弹性阻尼器作为一种典型的被动控制装置，不像主动控制装置那样需要外加的能源，其控制力是由减震装置本身随结构一起振动而产生的，不会使结构系统发生不稳定，具有安装简单、造价低廉、性能优良等特点，具有广泛的工程应用前景。基于性能的抗震设计(Performance-Based Seismic Design，PBSD)的主要目的是使结构构件在不同地震危险水平下满足不同的性能目标要求。消能减震技术的运用为这个性能目标的实现提供了切实可行的技术手段。本文将基于性能的抗震设计方法引入到粘弹性阻尼器消能减震体系中，根据粘弹性阻尼器消能减震结构自身的特点，结合我国新修订的抗震设计规范，建立了相应的基于结构性能的抗震设计原则和分析方法。结合能力谱法，形成了简化实用的基于能力谱法的设计方法。结合粘弹性阻尼器的特点，给出了装设粘弹性阻尼器消能减震结构等价阻尼比的简化计算公式；借助模态Pushover分析将多自由度体系分解为几个非线性单自由度体系，以考虑各阶振型的影响。综合考虑高阶振型的影响，有利于改进层间相对位移的分析精度，并可减少等效阻尼比反复迭代计算的次数。对能力谱法中根据等效阻尼比建立的弹性需求谱和根据延性系数确定的弹塑性需求谱间的关系做了进一步的研究。对一装设粘弹性阻尼器的8层钢筋混凝土消能减震框架结构进行了基于能力谱法的计算分析；同时利用MATLAB编制了原结构及装设粘弹性阻尼器减震结构的弹塑性时程分析程序，并对该结构进行了时程分析。与能力谱法的结果比较表明利用能力谱法分析粘弹性阻尼器消能减震结构体系是可行的、有效的。与传统方法相比，该方法计算简单、直观，且易于编制计算程序。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章 绪论  11-22
  1.1 引言  11-12
  1.2 结构减震控制的分类  12
  1.3 消能减震结构的机理  12-13
  1.4 国内外对粘弹性阻尼器控制结构的研究及应用  13-14
  1.5 基于性能的抗震设计理论的提出及发展  14-20
    1.5.1 基于性能设计方法的国内外研究现状  14-15
    1.5.2 地震设防水准  15-16
    1.5.3 结构抗震性能水准  16
    1.5.4 基于性能的抗震设计方法  16-20
  1.6 本文的工作  20-22
第2章 粘弹性阻尼器的力学特性和恢复力模型  22-28
  2.1 粘弹性阻尼器的耗能机理  22
  2.2 粘弹性阻尼器的动力特性  22-23
  2.3 粘弹性阻尼装置的计算模型  23-28
    2.3.1 粘弹性阻尼器的计算模型  24-26
    2.3.2 粘弹性阻尼装置的计算模型  26-28
第3章 装设粘弹性阻尼器减震结构基于性能的抗震设计理论  28-31
  3.1 引言  28
  3.2 消能减震结构的抗震性能目标  28-29
  3.3 装设粘弹性阻尼器结构性能目标的量化  29-30
  3.4 装设粘弹性阻尼器结构的抗震设计思路  30-31
第4章 能力谱法的改进及需求谱的确定  31-41
  4.1 引言  31
  4.2 能力谱法的主要思想及实施过程  31-33
  4.3 模态 Pushover分析方法  33-34
  4.4 能力谱曲线的转换  34-35
  4.5 地震需求谱的确定  35-41
    4.5.1 基于规范反应谱曲线确定需求谱  35-37
    4.5.2 ATC-40中弹塑性需求谱的确定  37-38
    4.5.3 基于R_μ-μ-T关系的弹塑性需求谱确定方法  38-41
第5章 粘弹性阻尼器减震结构基于性能的抗震设计  41-71
  5.1 引言  41
  5.2 等效阻尼比的计算  41-45
    5.2.1 结构的等效阻尼比的计算  41-43
    5.2.2 粘弹性阻尼器结构在弹性状态下等效阻尼比的计算  43-44
    5.2.3 粘弹性阻尼器结构在弹塑性状态下等效阻尼比的计算  44-45
  5.3 弹塑性时程分析  45-48
    5.3.1 程序数值积分方法的选择  45
    5.3.2 恢复力模型的确定  45-46
    5.3.3 输入地震动的选取  46-48
  5.4 实例分析  48-71
    5.4.1 结构性能水平评价  48
    5.4.2 振型分析及模态 Pushover分析  48-50
    5.4.3 能力曲线的转化及需求谱曲线的建立  50-51
    5.4.4 原结构基于能力谱法的性能分析  51-59
    5.4.5 装设粘弹性阻尼器结构基于能力谱法的性能分析  59-66
    5.4.6 结构计算结果分析  66-71
结论与展望  71-73
  结论  71
  展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
附录A: 攻读学位期间所发表的学术论文目录  78

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构
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