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铅挤压消能支撑框架结构抗震控制设计方法研究

作　者: 胡紫城
导　师: 王社良
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 消能支撑消能器顶层最大位移罕遇地震作用
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 72次
引　用: 1次
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内容摘要

传统提升结构抗震性能的方法是通过加大构件截面和增多配筋等,即“硬抗”地震的思路来提高结构的抗震性能,但消能减震技术的出现改变了提高结构性能的主要途径,即采用“柔性消能方式”减小结构的地震反应。这种方法通过非承重的消能构件在对结构承载能力和安全性不构成任何影响或影响较小的情况下,在强震中率先消耗结构吸收的地震能量,使结构的地震反应大大衰减,从而保证主体结构在强震中的安全。目前,消能减震技术已广泛地应用于各种工程领域。本文首先建立了某12层铅挤压消能支撑框架结构的三维计算模型,并使用SAP2000程序中的快速非线性分析(FNA)法对其进行了分析。其次,以建筑物顶层最大位移为控制参数,探讨了铅挤压消能支撑在该结构平面内沿横向和建筑物高度方向的优化布置等问题。具体步骤为:(1)考虑平扭耦联作用,计算未加铅挤压消能支撑模型结构的层位移、层间位移和层间位移角,然后在层间位移较大楼层的适当位置布置适当数量的铅挤压消能支撑,以形成铅挤压消能支撑框架结构;(2)计算各种布置方式下铅挤压消能支撑框架结构在罕遇地震作用下的层位移、层间位移和层间位移角,并对其计算结果进行分析比较,总结各种布置方式下铅挤压消能支撑框架结构顶层最大位移的变化规律,找出性能较好的布置方式作为计算依据;(3)进行未加消能支撑框架、满布普通支撑框架和在第(2)步找出的性能较好布置方式的消能支撑框架在多遇及罕遇地震作用下的动力反应分析,以比较铅挤压消能支撑的被动控制效果,探讨其控制机理和规律。研究结果表明,文中给出的铅挤压消能支撑布置方式可以大量消耗地震能量,显著减小结构的地震反应,是一种较好的框架结构被动抗震控制方式,值得进一步研究和推广应用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 引言  8
  1.2 结构消能减震的概念、类型、发展现状  8-9
  1.3 消能支撑框架的研究与发展  9-10
  1.4 消能支撑结构的优越性  10
  1.5 本文的研究目的和内容  10-12
2 结构消能减震系统  12-25
  2.1 概述  12-14
    2.1.1 结构减震控制分类  12-13
    2.1.2 消能减震装置类型  13-14
    2.1.3 消能减震结构的优越性  14
  2.2 粘滞阻尼器  14-16
    2.2.1 粘滞阻尼材料的消能机理与减震工作原理  15
    2.2.2 恢复力模型  15-16
    2.2.3 粘滞阻尼器的工程应用  16
  2.3 粘弹性阻尼器  16-19
    2.3.1 阻尼器的工作原理  17
    2.3.2 恢复力模型  17-18
    2.3.3 粘弹性阻尼器的工程应用  18-19
  2.4 摩擦消能阻尼器  19-21
    2.4.1 阻尼器的工作原理  19-20
    2.4.2 恢复力模型  20
    2.4.3 摩擦消能阻尼器的工程应用  20-21
  2.5 金属消能阻尼器  21-25
    2.5.1 阻尼器的工作原理  21-22
    2.5.2 恢复力模型  22-23
    2.5.3 金属消能阻尼器的工程应用  23-25
3 金属消能减震结构的分析和设计方法  25-41
  3.1 概述  25-26
  3.2 金属消能减震结构的分析方法  26-37
    3.2.1 振型分解反应谱法  26-28
    3.2.2 静力弹塑性分析法  28-31
    3.2.3 时程分析法  31-34
    3.2.4 能量分析法  34-35
    3.2.5 各种分析方法的比较  35-37
  3.3 金属消能减震结构的设计方法  37-41
    3.3.1 应用范围  37
    3.3.2 设防目标的提出  37-38
    3.3.3 性能标准  38-39
    3.3.4 消能部件的布置原则  39
    3.3.5 金属消能减震结构抗震设计  39-41
4 铅挤压消能支撑框架结构的抗震研究  41-60
  4.1 概述  41
  4.2 未加消能支撑结构平面内横向多罕遇地震下的变形验算  41-55
  4.3 消能支撑在横向的合理布置  55
  4.4 消能支撑在高度方向的合理布置  55-58
  4.5 性能比较  58-60
5 结束语  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64

铅挤压消能支撑框架结构抗震控制设计方法研究

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