阻尼器相連結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和抗震性能研究.pdf

1、在社會(huì)高速發(fā)展的今天，建筑物建造得越來(lái)越高且距離又越來(lái)越近，城市里相鄰結(jié)構(gòu)隨處可見(jiàn)，連體建筑、雙塔和多塔建筑愈來(lái)愈多。隨著相鄰結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，研究者希望充分發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，利用結(jié)構(gòu)組合控制理論對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)體系的組合及控制機(jī)理進(jìn)行分析和研究。通過(guò)合理調(diào)整各結(jié)構(gòu)參數(shù)及控制系統(tǒng)的參數(shù)，可以充分發(fā)揮這種相互作用和控制系統(tǒng)的作用，從而使聯(lián)合后體系的地震反應(yīng)得到最大程度的降低。相連結(jié)構(gòu)在地震作用下的控制問(wèn)題具有重大意義。本文的研究目的

2、是在廣泛總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，把握這種新型結(jié)構(gòu)體系的研究現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)有研究中存在的不足，以對(duì)該種結(jié)構(gòu)體系抗震性能的深入研究為重點(diǎn)，做一些尚未進(jìn)行過(guò)的理論分析和數(shù)值試驗(yàn)研究工作，進(jìn)一步完善對(duì)該類(lèi)結(jié)構(gòu)體系的系統(tǒng)化研究，為其走向工程實(shí)用打下基礎(chǔ)。本文提出該類(lèi)結(jié)構(gòu)控制體系(利用阻尼器相連結(jié)構(gòu))作為抗震設(shè)計(jì)可選的方法之一。本文以結(jié)構(gòu)控制為基礎(chǔ)，相連結(jié)構(gòu)為對(duì)象主要進(jìn)行了以下工作。對(duì)中國(guó)浦東干部學(xué)院主樓2號(hào)樓會(huì)議中心部分的鋼屋蓋-下

3、部房屋體系進(jìn)行了抗震性能分析和控制研究。該研究提出了以動(dòng)力相似為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)化模型的方法，用通用有限元程序ANSYS對(duì)加裝阻尼器的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行時(shí)程分析，并以控制最大水平位移(下部最大位移增加不多的情況下減小上部最大位移)為目標(biāo)對(duì)阻尼器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。計(jì)算結(jié)果顯示，上下相連結(jié)構(gòu)中加裝優(yōu)化阻尼器可以非常顯著地減小上部鋼屋蓋的水平位移反應(yīng)，其結(jié)果提供了在工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際可行性參考。并提出了用于此相連結(jié)構(gòu)實(shí)用阻尼器的設(shè)計(jì)。提出了在實(shí)際

4、結(jié)構(gòu)中優(yōu)化確定線性速度相關(guān)性阻尼器阻尼參數(shù)的實(shí)用方法。由于很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題通過(guò)單自由度或兩自由度結(jié)構(gòu)的特性，可以又簡(jiǎn)單，又比較清楚地解釋?zhuān)试趶V泛總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上介紹了兩個(gè)單自由度結(jié)構(gòu)體系利用粘彈性阻尼器相連時(shí)，在平穩(wěn)白噪聲激勵(lì)下阻尼器的優(yōu)化剛度和優(yōu)化阻尼系數(shù)的一般表達(dá)式；并探討了能量傳遞規(guī)律和子結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于控制效果的影響。首次對(duì)高度相差比較大的兩實(shí)際相連結(jié)構(gòu)利用阻尼器連接時(shí)的地震反應(yīng)控制方面進(jìn)行了深入研究。

5、利用天橋相連實(shí)際結(jié)構(gòu)的三維模型之間阻尼器設(shè)置在天橋所在位置。以控制較高的結(jié)構(gòu)頂層最大位移為目標(biāo)、直接積分法時(shí)程分析為手段，進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算；比較了各結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)(位移、速度、加速度、底部剪力等)，探討了不同阻尼系數(shù)和不同地震波對(duì)減震效果的影響。研究結(jié)果顯示：阻尼器的連接位置起非常重要的作用；位置設(shè)置不當(dāng)時(shí)，阻尼器對(duì)于控制頂層位移不太理想；阻尼器應(yīng)設(shè)置在最大位移處附近，這進(jìn)一步說(shuō)明高度相差很大時(shí)阻尼器相連結(jié)構(gòu)的控制效果比較差。

6、研究還發(fā)現(xiàn)給定的阻尼值對(duì)于不同的地震波有著不同控制效果；這是因?yàn)椴煌牡卣鸩ㄓ胁煌念l譜成分，不同頻譜成分的地震激勵(lì)對(duì)不同動(dòng)力特性的結(jié)構(gòu)也有著不同的響應(yīng)。不同動(dòng)力特性的子結(jié)構(gòu)通過(guò)某種方式連接(無(wú)阻尼器)后，體系的動(dòng)力特性不僅取決于相連子結(jié)構(gòu)和連接器本身的性能，而且還取決于它們之間的相互作用。相互作用的影響程度主要是取決于連接器的剛度以及連接方式。因此研究了此類(lèi)結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性隨著連接器剛度的變化規(guī)律。對(duì)于不同天橋剛度進(jìn)行的