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偏心结构利用粘滞阻尼器减震分析及优化设计

作　者: 赵祝浩
导　师: 李永靖
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 结构工程
关键词: 偏心结构粘滞阻尼器耗能减震平扭藕联反应优化布置
分类号: TU352.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

偏心结构在强震作用下除了发生平动外，还会发生扭转，加剧了结构的破坏。随着耗能减震技术的发展，粘滞阻尼器等耗能减震技术在控制偏心结构扭转方面提供了一条新途径。本文对采用粘滞阻尼器的偏心结构平扭藕联耗能减震问题进行了研究，同时对粘滞阻尼器支撑的布置方式以及在偏心结构中的位置优化问题进行了研究。内容包括：1.本文对偏心结构由于扭转造成的严重震害进行了总结，并对偏心结构的扭转反应分析及设计方法和耗能减震控制的研究现状进行了探讨。2.探讨了偏心结构的分析模型,并对几种耗能减震偏心结构地震响应计算方法进行了分析;介绍了粘滞阻尼器的基本原理，分析了粘滞阻尼器与结构相连的支撑对粘滞阻尼器刚度的影响。3.探讨了两种粘滞阻尼器支撑布置方式，并对四种布置方案下L形偏心结构的抗震性能进行了分析，得出合理布置粘滞阻尼器能使其充分发挥作用，有效减少偏心结构的扭转及平动反应；利用优化布置方法—顺序搜索法SSA，在单指标层间位移角基础上提出了基于层间位移角及扭转角的双指标控制函数，对粘滞阻尼器进行空间优化布置，通过对比分析，表明本文提出的优化设计方法简单可靠。4.对周期比超限的偏心结构提出了粘滞阻尼器与普通钢支撑结合控制的方法，并对这一偏心结构进行了地震反应分析。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-19
  1.1 引言  11-14
  1.2 偏心结构的扭转反应及耗能减震控制的研究现状  14-17
    1.2.1 对偏心结构的扭转反应分析方法研究  14-15
    1.2.2 通过耗能减震控制偏心结构扭转方法研究  15-17
  1.3 本文研究的目的和意义  17-18
  1.4 本文研究内容  18-19
2 偏心结构耗能减震的分析理论和方法  19-27
  2.1 偏心结构的分析模型  19-20
  2.2 偏心结构运动方程的建立  20-21
    2.2.1 结构平扭振动方程  20-21
  2.3 耗能减震偏心结构地震响应计算方法  21-26
    2.3.1 强行解耦法  22-24
    2.3.2 复模态分析法  24-25
    2.3.3 时程分析法  25-26
  2.4 本章小结  26-27
3 粘滞阻尼器的基本理论  27-37
  3.1 粘滞阻尼器  27-30
    3.1.1 粘滞阻尼器的类型  27-30
    3.1.2 阻尼器速度指数的取值因素  30
    3.1.3 影响粘滞阻尼器性能的因素  30
  3.2 粘滞阻尼器的力学模型  30-34
    3.2.1 线性模型  30-31
    3.2.2 Kelvin 模型  31-32
    3.2.3 Maxwell 恢复力模型  32-33
    3.2.4 Wiechert 模型  33
    3.2.5 分数导数模型  33-34
  3.3 非线性粘滞阻尼器的基于能量等效线性化  34-35
  3.4 支撑对附设粘滞阻尼器结构的影响  35-36
  3.5 本章小结  36-37
4 粘滞阻尼器在偏心结构中的布置方案对抗震性能的研究  37-53
  4.1 结构分析软件 ansys 的简介及模型单元选择  37-38
  4.2 工程概况  38-40
  4.3 分析模型的建立  40-41
  4.4 结构模态分析  41
  4.5 振型分解反应谱分析  41-43
  4.6 选取地震波  43-44
  4.7 粘滞阻尼器的选择  44-45
  4.8 粘滞阻尼器在偏心结构中的布置方案对抗震性能的研究  45-52
    4.8.1 粘滞阻尼器不同布置方案下偏心结构的周期对比  47
    4.8.2 粘滞阻尼器不同布置方案下偏心结构的最大层位移对比  47-49
    4.8.3 粘滞阻尼器不同布置方案下偏心结构的层间位移角对比  49-50
    4.8.4 粘滞阻尼器不同布置方案下偏心结构的层间扭转角对比  50-51
    4.8.5 粘滞阻尼器不同布置方案下偏心结构的轴力对比  51-52
  4.9 本章小结  52-53
5 粘滞阻尼器在偏心结构中的空间位置优化  53-64
  5.1 SSA 的控制指标  53-55
  5.2 不同空间布置方案下结构的最大位移对比  55-58
  5.3 不同空间布置方案下结构的顶层位移、加速度响应对比  58-61
    5.3.1 多遇地震作用下结构的顶层位移、加速度响应对比  58-59
    5.3.2 罕遇地震作用下结构的顶层位移、加速度响应对比  59-61
  5.4 不同空间布置方案下结构的扭转角加速度对比  61-62
  5.5 不同空间布置方案下结构的层间扭转角对比  62
  5.6 不同空间布置方案下结构的位移比对比  62-63
  5.7 本章小结  63-64
6 周期比超限偏心结构的地震响应分析  64-74
  6.1 工程概况  64
    6.1.1 本工程的问题  64
  6.2 普通支撑的稳定验算  64-65
  6.3 阻尼器及支撑的布置  65-66
  6.4 分析模型的建立  66-67
  6.5 模态分析  67-68
  6.6 时程分析  68-72
    6.6.1 层间位移角及层间位移对比分析  68-70
    6.6.2 位移、加速度及扭转角对比分析  70-72
    6.6.3 粘滞阻尼器及普通支撑内力分析  72
  6.7 本章小结  72-74
7 结论与展望  74-76
  7.1 结论  74-75
  7.2 展望  75-76
参考文献  76-79
作者简历  79-81
学位论文数据集  81-82

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