含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架結(jié)構(gòu)體系減震分析和優(yōu)化.pdf

1、含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架結(jié)構(gòu)充分利用巨型框架結(jié)構(gòu)由主、次結(jié)構(gòu)共同組成的特點(diǎn)，在部分次框架（子結(jié)構(gòu)）底層柱底和相連的主框架（主結(jié)構(gòu)）梁之間設(shè)置隔震支座，子結(jié)構(gòu)梁與相連的主結(jié)構(gòu)柱之間設(shè)置耗能阻尼器，使整個(gè)子結(jié)構(gòu)連同隔震支座和耗能阻尼器一起形成一個(gè)具有超大質(zhì)量塊的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)，可產(chǎn)生顯著的減震效果。目前針對(duì)這一結(jié)構(gòu)體系減震效果和優(yōu)化研究還不夠深入，且對(duì)其減震優(yōu)化并沒(méi)有形成較成熟的設(shè)計(jì)方法。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（“超高層巨型框

2、架減震結(jié)構(gòu)體系地震能量分析和抗倒塌能力研究”、“含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架結(jié)構(gòu)抗震性能及功能可恢復(fù)研究”），通過(guò)利用簡(jiǎn)化模型和精細(xì)有限元模型相結(jié)合的方式，分析了減振子結(jié)構(gòu)數(shù)目、減振子結(jié)構(gòu)布置方式、主、子結(jié)構(gòu)頻率比、隔震支座阻尼系數(shù)對(duì)含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架結(jié)構(gòu)減震性能的影響，對(duì)于其在地震荷載下的減震優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。主要研究成果如下:
　　(1)為了對(duì)含減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架的減震性能進(jìn)行初步的研究與優(yōu)化，針對(duì)典型巨型框架結(jié)構(gòu)，建立

3、了合理的簡(jiǎn)化模型并分析了上述子結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)整體結(jié)構(gòu)減震性能的影響。結(jié)果表明:對(duì)于單減振子結(jié)構(gòu)巨型框架，當(dāng)主、子結(jié)構(gòu)頻率比位于0.6～1.2之間時(shí)，結(jié)構(gòu)均有一定的減震效果，且當(dāng)頻率比為0.96時(shí)，減震效果最好;對(duì)于多減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架，其減震效果要優(yōu)于單減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架，且其減震效果對(duì)頻率比的敏感程度較小。
　　(2)為了對(duì)在多遇地震的彈性情況下，適合于工程實(shí)際的單減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架的減震性能進(jìn)行進(jìn)一步的研究，基于有限元軟件A

4、BAQUS建立和驗(yàn)證精細(xì)化的巨型框架有限元模型，并在模型驗(yàn)證的基礎(chǔ)上分析了主、子結(jié)構(gòu)頻率比、隔震支座阻尼系數(shù)對(duì)單減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架減震性能的影響，得出最優(yōu)參數(shù)。分析表明:在彈性情況下，單減振子結(jié)構(gòu)巨型框架減震效果主要與地震動(dòng)持時(shí)有關(guān)，地震動(dòng)持時(shí)越長(zhǎng)，單減振子結(jié)構(gòu)的減震效果越明顯。
　　(3)通過(guò)對(duì)比精細(xì)有限元模型和簡(jiǎn)化模型分析所得結(jié)果可知，兩者分析結(jié)果有較高的吻合度，驗(yàn)證了簡(jiǎn)化模型的適用性和利用簡(jiǎn)化模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)減震性能初步優(yōu)化的

5、合理性。
　　(4)為了研究彈性分析中所得單減振子結(jié)構(gòu)的巨型框架最優(yōu)參數(shù)在考慮彈塑性狀態(tài)的罕遇地震情況下的減震效果，基于接口程序開(kāi)發(fā)了適合ABAQUS軟件中纖維梁?jiǎn)卧幕炷帘緲?gòu)關(guān)系模型，并利用該本構(gòu)模型建立和驗(yàn)證了巨型框架彈塑性有限元模型。在模型驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，分析了結(jié)構(gòu)罕遇地震的彈塑性情況下減震效果并與彈性分析所得結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，在彈塑性狀態(tài)下，由于結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，單減振子結(jié)構(gòu)巨型框架減震效果有所減弱。
　　(5)上