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设置粘滞阻尼器短肢剪力墙结构减震性能分析研究

作　者: 余龙
导　师: 干洪
学　校: 安徽建筑工业学院
专　业: 结构工程
关键词: 短肢剪力墙 粘滞阻尼器 消能减震 时程分析 SAP2000
分类号: TU398.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


短肢剪力墙结构因可使建筑平面布置更具有灵活性、结构受力合理等特点,已广泛运用于我国的新建建筑中,尤其是在我国的高层住宅建设中普遍采用了该结构类型。但该结构相较于传统的剪力墙结构,其剪力墙墙肢的抗侧刚度、承载能力均有所降低,墙肢的延性有所消弱,同时结构中的短肢剪力墙既作为承受侧向刚度又作为竖向承受力构件,其受力形式将非常复杂,在强烈的外力作用下(如罕遇地震作用),结构中如连梁这些薄弱部位易产生破坏。建筑的消能减震技术随着其理论及技术的完善,已越来越得到重视,为此对在短肢剪力墙结构中设置像粘滞阻尼器这些消能减震装置的研究,对减小结构的地震反应,提高结构的整体抗震性能,避免结构的整体破坏具有重要的意义。本文在已有的消能减震技术的研究的基础上,较为系统的叙述了粘滞阻尼器的类型性能及力学模型；同时对粘滞阻尼器的等效线性化、等效阻尼比及阻尼参数的影响进行了阐述；详述了消能减震结构在动力作用下所采用的分析方法,如分析所采用的快速非线性分析方法(FNA)。文中以一短肢剪力墙结构的住宅楼为研究对象,采用SAP2000结构分析程序来建立了短肢剪力墙结构模型及设置粘滞阻尼器消能减震结构模型,运用模态分析方法分析了这两种三维空间结构模型的自振特性；之后对结构输入E1Centro波、Taft波及人工地震波,进行了两种结构模型在多遇地震作用下和在罕遇地震作用下的的时程反应分析。通过比较结构在地震作用下的位移反应、速度反应、加速度反应及粘滞阻尼器的滞回特性,来定量分析探讨设置粘滞阻尼器后结构的减震效果。并对消能减震结构与原抗震结构在经济性方面进行了定量化比较。同时对粘滞阻尼器在结构中的位置设置、角度设置及粘滞阻尼器构件支撑方式进行了探讨。通过对结构的分析表明,短肢剪力墙结构在设置粘滞阻尼器后能有效的降低结构的地震反应,消能构件能显著的减小地震能量对主体结构的输入。这些分析结果可对工程实际中采用消能减震技术的结构有一定的参考意义。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
Contents  11-12
插图清单  12-14
插表清单  14-15
第一章 绪论  15-25
  1.1 概述  15
  1.2 短肢剪力墙结构体系  15-18
    1.2.1 短肢剪力墙定义及特点  15-16
    1.2.2 短肢剪力墙的研究现状  16-18
  1.3 工程结构减震控制技术概述  18-20
    1.3.1 工程结构减震控制基本概念  18-19
    1.3.2 工程结构减震控制分类  19-20
  1.4 消能减震技术研究概况  20-22
    1.4.1 消能减震技术概念  20-21
    1.4.2 消能减震技术基本原理  21-22
    1.4.3 消能减震装置的分类  22
  1.5 本文研究意义及主要研究内容  22-25
    1.5.1 本文研究目的及意义  22-23
    1.5.2 本文主要研究内容  23-25
第二章 粘滞阻尼器特性及力学模型  25-37
  2.1 粘滞阻尼器减震原理  25-26
  2.2 粘滞阻尼器类型及性能  26-31
    2.2.1 圆筒式粘滞阻尼器  27
    2.2.2 墙式粘滞阻尼器  27-29
    2.2.3 缸式粘滞阻尼器  29-31
  2.3 粘滞阻尼器力学模型  31-37
    2.3.1 线性力学模型  31-32
    2.3.2 开尔文(Kelvin)模型  32-33
    2.3.3 麦克斯韦尔(Maxwell)模型  33-34
    2.3.4 维歇特(Wiechert)模型  34-37
第三章 粘滞阻尼器等效线性化及参数  37-45
  3.1 阻尼等效线性化理论  37-38
  3.2 粘滞阻尼器的等效粘滞阻尼比  38-41
    3.2.1 线性粘滞阻尼器的等效粘滞阻尼比  38-40
    3.2.2 非线性粘滞阻尼器的等效粘滞阻尼比  40-41
  3.3 粘滞阻尼器的参数影响  41-43
  3.4 粘滞阻尼器的设置参数  43-45
第四章 消能减震结构体系动力理论分析  45-61
  4.1 结构体系分析模型  45-48
    4.1.1 传统抗震结构分析模型  45-46
    4.1.2 消能减震结构分析模型  46-48
  4.2 消能减震结构动力方程建立  48-49
  4.3 振型分解反应谱法分析  49-52
  4.4 动力时程分析  52-61
    4.4.1 线性时程分析  52-54
    4.4.2 快速非线性分析(FNA分析)  54-61
第五章 设置粘滞阻尼器短肢剪力墙结构减震分析  61-89
  5.1 短肢剪力墙结构工程概况  61
  5.2 结构分析程序SAP2000简介  61-62
  5.3 短肢剪力墙减震计算模型  62-63
  5.4 设置的粘滞阻尼器模型  63-65
    5.4.1 粘滞阻尼器设置要点  63-64
    5.4.2 粘滞阻尼器的分析参数  64-65
  5.5 粘滞阻尼器短肢剪力墙结构模态分析  65-68
    5.5.1 结构模态分析数值比较  65-66
    5.5.2 结构模态分析振型图比较  66-68
  5.6 粘滞阻尼器短肢剪力墙结构时程反应分析  68-85
    5.6.1 时程分析地震波的选取  68-70
    5.6.2 多遇地震作用下减震性能分析  70-77
    5.6.3 罕遇地震作用下减震性能分析  77-84
    5.6.4 分析小结  84-85
  5.7 工程经济可行性比较  85-89
    5.7.1 消能减震结构与抗震结构的直接费用比较  85-86
    5.7.2 消能减震结构与抗震结构的间接费用比较  86-89
第六章 粘滞阻尼器设置形式对减震效果的影响  89-95
  6.1 概述  89
  6.2 粘滞阻尼构件位置设置比较  89-91
    6.2.1 阻尼构件不同位置设置模型  89-90
    6.2.2 不同位置设置的位移分析比较  90-91
  6.3 阻尼构件角度设置的比较  91-92
    6.3.1 阻尼构件不同角度设置模型  91
    6.3.2 不同角度设置的位移分析比较  91-92
  6.4 阻尼构件支撑方式的比较  92-93
    6.4.1 阻尼构件不同设置类型模型  92-93
    6.4.2 不同支撑方式的位移分析比较  93
  6.5 分析小结  93-95
第七章 结论与展望  95-97
  7.1 主要结论  95-96
  7.2 展望  96-97
参考文献  97-101
致谢  101-103
作者简介及读研期间主要研究成果  103

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 框架、剪力墙结构
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