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關于框架結構論文范文資料 與阻尼器在框架結構中優化布置策略有關論文參考文獻

版權:原創標記原創 主題:框架結構范文 科目:??普撐?/span> 2020-05-28

《阻尼器在框架結構中優化布置策略》:這篇框架結構論文范文為免費優秀學術論文范文,可用于相關寫作參考。

摘 要:基于基礎隔震體系的動力特性提出將阻尼器安裝在框架結構底部樓層的優化布置策略.首先通過計算場地特征頻率ω和減震結構底部隔震層固有頻率ωn的比值初步確定結構底部安裝阻尼器的樓層數;隨后針對減震結構層間位移容許值,通過幾次簡單的試算即可最終確定所需的阻尼器數量及其安裝位置.采用Etabs和Perform-3D兩種分析軟件,選取2條實際強震紀錄和1條人工模擬的加速度時程曲線對一棟10層的減震結構進行了彈性和彈塑性時程分析,表明在底部樓層安裝阻尼器的減震結構具備和基礎隔震體系類似的動力特性.

關鍵詞:阻尼器; 基礎隔震; 層間位移; 優化布置; 時程分析

中圖分類號:TU375.4;TU352.1

文獻標志碼:A

文章編號:1674-4764(2013)04-0020-07

消能減震技術在現代建筑中越來越得到重視[1],其常規設計方法是將阻尼器安裝在允許的位置,采用結構分析軟件進行動力時程分析或靜力非線性分析,驗算其是否滿足規范要求.此方法在兩個方面存在不足:1)阻尼器安裝位置并不理想,不能很好的發揮其減震效果,且確定所需阻尼器數量的計算量較大;2)對建筑空間的利用存在較大影響.針對以上問題,學者們進行了大量研究,提出了相應的對策.

Kim等[2-3]在2003年和2006年采用能力譜方法分別針對粘滯阻尼器和粘彈性阻尼器減震結構,提出了確定所需附加阻尼比的方法.周云等[4]也做了類似的研究,基于頂點位移可以直接確定所需附加阻尼比的大小,避免了反復試算.但仍假定阻尼器在結構各層中均勻分布,或無控結構層間位移大小、各層基本振型位移大小按比例分布;且該方法受到pushover方法適應范圍的限制,而人們認為采用層間位移評價結構的抗震性能更為可靠.針對阻尼器優化布置問題學者們更是進行了大量的研究[5-11],但由于優化理論較為復雜而難以推廣.目前設計者主要還是依據規范來指導消能減震結構設計,規范認為阻尼器安裝在層間位移較大的樓層耗能效果較好[12-13],但結構安裝阻尼器以后,結構的薄弱層可能改變.

本文基于基礎隔震理論提出了一種阻尼器在框架結構中的優化布置策略,只需選擇較少的阻尼器,安裝在結構底部2層,或者3層即可取得滿意的減震效果.

3.2阻尼器布置策略

擬在結構底部隔震層安裝粘滯阻尼器,則隔震層水平剛度為該層框架柱的抗側剛度.假定隔震層數量分別為1、2、3層,則由振型分析知隔震層的固有頻率分別為27.20、16.65、12.00;場地特征周期Tg為0.35,則ω/ωn值分別為0.660、1077、1495.由圖2和圖3可知,如將該框架結構底部2層或3層作为隔震層,安裝粘滯阻尼器將使被隔震樓層相對加速度s衰減,而使結構薄弱層層間位移大幅減小,从而取得較好的減震效果.

3.3分析驗證

3.3.1彈性時程分析將粘滯阻尼器安裝在結構底部2層,如圖6(a)所示,每層安裝阻尼器20個,分成5種工況,列于表2.選擇峰值加速度為341.7 cm/s2的ELCentro波,如圖7(a)示,用有限元程序Etabs對不同工況進行多遇地震下的時程分析,峰值加速度設定為110 cm/s2,繪制不同工況下結構最大層間位移角曲線如圖8(a)所示.工況2時,薄弱層位置在第2層,最大層間位移角為1/596,已滿足規范要求.假定層間位移角限值為1/800,則需增大阻尼器的阻尼系數,然工況4時,對上部樓層的隔震作用已趨于穩定;圖8(a)中工況5和工況4從第3層到第10層的層間位移角曲線基本層疊,此时薄弱層在第3層,大于假定的位移角限值.于是將底部3層設為隔震層,每層阻尼器數量仍為20個,如圖6(b)所示,增加工況6和工況7列于表2.圖8中兩條虛線為工況6和工況7的時程分析結果,由于此时ω/ωn增至1.495,由圖3可知當隔震層阻尼比增至一定程度可使Ra減至0.1,甚至更小,因此工況7的最大層間位移角明顯減小.表3列出了各種工況下樓層剪力和隔震層框架柱承擔的剪力,可见隨著∑cb增加,結構層剪力或隔震層框架柱承擔的總剪力呈下降的趨勢.在消能減震結構的設計加固中,不光要驗算層間位移是否滿足規范,尚需對樓層剪力、承受阻尼器軸力的梁柱節點進行驗算,限于篇幅在此不詳述.

另外選用了1條峰值加速度為556.96 cm/s2的Northridge波和1條峰值加速度為37.14 cm/s2的人工波,如圖7(b)、(c)所示,對不同工況進行了多遇地震下的時程分析,并繪制最大層間位移角曲線如圖8(b)和圖8(c)所示.圖8(b)中工況4和工況5的減震效果比較接近,和圖8(a)情形類似,而圖8(c)中工況5的減震效果明顯優于工況4.這是因為人工波輸入的地震能量較??;彈性時程分析時盡管將3條地震波的峰值加速度都設定為110 cm/s2,但減震結構在人工波作用下的地震響應明顯較小.由阻尼比計算公式[7]知,盡管安裝的阻尼系數相同,但阻尼比大小和層間位移相關.同樣地,工況7取得了更好的減震消能效果.可见,由3條地震波、7種工況的彈性時程分析結果表明,基于隔震系統的動力特性提出阻尼器在框架結構中的優化布置策略取得了預期的減震效果.

等效為阻尼耗能;2)抗側力構件屈服后剛度將減小.

采用非線性分析軟件Perform-3D對工況2、4、5、6和7等5種工況進行了罕遇地震下的彈塑性時程分析,此时將峰值加速度設定為510 cm/s2;分析結果反映了隔震體系的動力特性,也進一步驗證了基于隔震理論提出阻尼器優化布置策略的有效性.但要確定非線性變形耗能和抗側力構件屈服后剛度的變化十分困難,因此本節只做定性分析.圖9分別為Elcentro波、Northridge波和人工波作用下最大層間位移角曲線.

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結論:阻尼器在框架結構中優化布置策略為關于框架結構方面的論文題目、論文提綱、鋼架結構房屋造價論文開題報告、文獻綜述、參考文獻的相關大學碩士和本科畢業論文。

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