基于擬力法的耗能減震結(jié)構(gòu)塑性鉸外移研究.pdf

1、由于消能減震結(jié)構(gòu)減震機(jī)理明確、減震效果顯著，該技術(shù)在新建工程和震損建筑減震、加固中的應(yīng)用形式和范圍越趨廣泛，而耗能減震結(jié)構(gòu)在大震作用下通常會(huì)表現(xiàn)出非線性。在眾多非線性結(jié)構(gòu)求解方法中，擬力法以變位移代替變剛度，是求解結(jié)構(gòu)動(dòng)力非線性的有效方法，具有簡潔、準(zhǔn)確和運(yùn)算速度快的特點(diǎn)。目前，擬力法在鋼框架結(jié)構(gòu)非線性分析中，通常假設(shè)塑性鉸發(fā)生在梁的端部，這不利于材料的延性利用，且有些情況與震害表現(xiàn)不符。我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》在多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋一

2、章中提出，抗震等級為一級二級時(shí)宜將塑性鉸自梁端外移。因此，研究塑性鉸外移具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，值得進(jìn)一步研究探討。在此背景下，本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作:
　　(1)以單層單跨結(jié)構(gòu)桿系模型為研究對象，考慮了梁、柱構(gòu)件的塑性鉸外移，對附加粘滯阻尼裝置的鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震時(shí)程響應(yīng)分析。根據(jù)考慮塑性鉸外移的構(gòu)件單元模型，詳細(xì)推導(dǎo)了其剛度矩陣的形成。依據(jù)擬力法的基本原理，以結(jié)構(gòu)位移為變量，將剛度矩陣進(jìn)行劃分，運(yùn)用靜態(tài)縮聚原理，將由于考

3、慮塑性鉸外移而增加的部分自由度及轉(zhuǎn)動(dòng)自由度縮聚掉，改進(jìn)了擬力法基本方程，由此建立了耗能減震結(jié)構(gòu)的塑性鉸外移擬力法力學(xué)模型。對考慮塑性鉸外移與否兩種工況的耗能減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震時(shí)程相應(yīng)分析，結(jié)合狀態(tài)空間函數(shù)進(jìn)行求解，數(shù)值分析結(jié)果表明，考慮塑性鉸外移，對單層單跨結(jié)構(gòu)層間位移影響不大，但使加速度幅值和耗能裝置恢復(fù)力有不同程度的影響，給出可供工程參考的初步結(jié)論。
　　(2)基于擬力法基本原理，建立了考慮塑性鉸外移的耗能減震結(jié)構(gòu)能量方程。通過

4、數(shù)值分析，獲得了結(jié)構(gòu)在不同地震激勵(lì)下，各能量形式的發(fā)展變化及能量分布，并對各個(gè)塑性鉸可能位置進(jìn)行了詳細(xì)的塑性耗能分析?？紤]塑性鉸外移后，影響了各項(xiàng)能量在結(jié)構(gòu)耗能中所占的比例。
　　(3)以多層多跨鋼結(jié)構(gòu)為研究對象，考慮梁端塑性鉸外移，改變底層柱截面及塑性鉸外移長度參數(shù)，對附加粘滯阻尼支撐的耗能減震結(jié)構(gòu)在地震作用下的時(shí)程響應(yīng)和能量分布的影響進(jìn)行了探討。對比分析了考慮塑性鉸外移與否，結(jié)構(gòu)各層響應(yīng)的變化和塑性鉸的分布以及變化趨勢，獲取了