金属屈服阻尼器试验方案
阻尼效果测试实验报告
一、实验目的1. 了解阻尼现象的基本原理。
2. 测试不同材料对阻尼效果的影响。
3. 分析阻尼效果在不同频率下的变化规律。
二、实验原理阻尼现象是指系统在受到外界干扰时，其运动状态逐渐减弱直至停止的现象。
阻尼效果与材料、结构、频率等因素有关。
本实验通过测试不同材料的阻尼效果，探讨阻尼现象的基本规律。
三、实验材料与设备1. 实验材料：橡胶、塑料、木材、金属等。
2. 实验设备：振动台、数据采集器、计算机、频谱分析仪等。
四、实验步骤1. 将实验材料分别安装在振动台上。
2. 通过数据采集器记录不同材料的振动数据。
3. 利用频谱分析仪分析不同频率下的阻尼效果。
4. 比较不同材料在不同频率下的阻尼效果。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）橡胶材料在低频段的阻尼效果较好，高频段阻尼效果较差。
（2）塑料材料在低频段的阻尼效果较差，高频段阻尼效果较好。
（3）木材材料在低频段和高频段的阻尼效果相对较好。
（4）金属材料在低频段和高频段的阻尼效果较差。
2. 分析（1）橡胶材料具有良好的弹性，能够吸收振动能量，从而降低振动幅度，提高阻尼效果。
（2）塑料材料在低频段阻尼效果较差，可能是因为塑料材料在低频段难以发生弹性变形，无法有效吸收振动能量。
（3）木材材料在低频段和高频段的阻尼效果相对较好，可能是因为木材具有良好的弹性和一定的密度，能够有效吸收振动能量。
（4）金属材料在低频段和高频段的阻尼效果较差，可能是因为金属材料的弹性较差，难以吸收振动能量。
六、结论1. 阻尼效果与材料、结构、频率等因素有关。
2. 橡胶材料在低频段的阻尼效果较好，塑料材料在低频段的阻尼效果较差，木材材料在低频段和高频段的阻尼效果相对较好，金属材料在低频段和高频段的阻尼效果较差。
3. 本实验为阻尼效果的研究提供了实验依据，有助于优化材料选择和结构设计。
七、实验展望1. 进一步研究不同材料在不同温度、湿度等环境条件下的阻尼效果。
2. 研究阻尼效果与材料微观结构之间的关系。
金属屈服型阻尼器安装施工工法
金属屈服型阻尼器安装施工工法一、前言金属屈服型阻尼器是一种新型的结构减振控制装置，具有抗震能力强、稳定性好、性能可靠等优点，在建筑结构抗震控制中具有广泛的应用前景。
本篇文章将详细介绍金属屈服型阻尼器安装施工工法，包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点金属屈服型阻尼器的一个显著特点是，它能够通过阻尼元件的不断变形，将结构的动能转化为永久变形能，从而实现结构减振控制。
其次，金属屈服型阻尼器具有刚度低、阻尼比高、自重轻等特点，能够在减小结构振幅的同时减小对结构的影响，因此在抗震控制中具有广泛的应用前景。
此外，金属屈服型阻尼器还具有结构整体性强、安装方便等特点。
三、适应范围金属屈服型阻尼器适用于各种建筑结构，包括框架结构、剪力墙结构、桥梁结构、塔式结构等。
其中，框架结构是金属屈服型阻尼器最常用的应用领域。
此外，金属屈服型阻尼器还可以与其他减振控制装置配合使用，如摇摆桥式减振器。
四、工艺原理金属屈服型阻尼器安装施工工法的理论基础是材料力学中的金属屈服原理，即金属在受到外力作用时会产生塑性变形，并随着载荷变化而逐渐失去弹性，最终导致破坏。
具体来说，金属屈服型阻尼器在安装过程中采用预弯法进行加工，将阻尼器的金属杆预先弯曲一定角度，达到一定的预应力，然后将其安装在建筑结构中。
当结构受到位移载荷时，金属杆将会发生压力塑性变形，从而起到一定的减振作用。
在实际应用中，金属屈服型阻尼器的阻尼特性是通过多种因素控制的，包括金属杆的屈服强度、形状、尺寸等因素。
因此，在安装过程中需要采取一系列的技术措施，确保金属屈服型阻尼器的阻尼特性能够达到设计要求。
五、施工工艺金属屈服型阻尼器安装施工工法主要包括以下几个施工阶段：1. 设计阶段：根据结构体系和抗震要求选用适宜的金属屈服型阻尼器型号和数量，并进行相应的计算和设计。
2. 制造加工阶段：对选用的金属屈服型阻尼器进行预弯和缩短处理，以满足设计要求。
阻尼器工程专项施工方案
阻尼器工程专项施工方案一、阻尼器施工前的准备工作1. 安全措施：在进行阻尼器施工前，首先要做好安全措施的准备工作。
包括指定专人负责施工现场的安全管理和监督，设置相关安全警示标识，配备必要的防护装备和安全工具，确保施工人员的安全。
2. 施工方案制定：在施工前需要制定详细的施工方案，包括阻尼器的具体安装位置、施工过程中的操作流程、所需人员和设备、施工期限等内容，并根据实际情况进行合理调整和安排。
3. 资料准备：施工前需要对阻尼器的相关资料进行准备，包括施工图纸、技术规范、施工工艺流程等，以确保施工的准确性和规范性。
4. 设备和材料准备：在施工前需要对所需的设备和材料进行准备，包括吊装设备、安装工具、阻尼器本体、连接件等，并确保其质量和数量达到施工要求。
5. 现场勘查和测量：在进行阻尼器施工前，需要对施工现场进行详细的勘查和测量，包括现场环境、结构状况、安装位置等，以便在施工中做出合理的调整和处理。
二、阻尼器施工过程中的操作流程和注意事项1. 基础处理：在进行阻尼器的安装前，需要对安装位置的基础进行处理，确保其平整度和承载能力符合要求。
2. 设备吊装：根据施工图纸和工艺要求，对阻尼器设备进行吊装和安装，要确保吊装设备和操作人员的安全，避免发生意外。
3. 连接安装：将阻尼器设备按照设计要求和安装工艺要求进行连接安装，包括固定连接件和管线连接，要确保连接牢固、安全可靠。
4. 验收和调试：在阻尼器安装完成后，需要进行设备的验收和调试，检查各项连接和固定是否符合规范，以及设备运行是否正常。
5. 清理和整理：在施工过程结束后，需要对施工现场进行清理和整理，包括清理施工垃圾和材料，回收和整理施工设备和工具，确保施工现场的整洁和安全。
三、施工后的验收和保养1. 设备验收：在阻尼器施工完成后，需要进行设备的验收，检查设备的安装位置、连接件、管线连接等是否符合规范要求，并对设备进行合格证明。
2. 保养和检查：阻尼器设备的保养和检查是施工后必不可少的工作，定期对设备进行检查和保养，确保设备的运行正常。
分级屈服型金属阻尼器减震性能分析
分 级 屈 服 型 金 属 阻 尼 器 减 震 性 能 分 析
陈 云 ，陈 超 ，刘 涛 ，蒋欢军
（１．海南大学 土木建筑工程学院 ，海 南 海 口 ５７０２２８；２．同济大学 土木工程防灾 国家重点实验室 ，上海 ２０００９２）
摘 要 ：本 文 提 出 一种 由两 个 不 同尺 寸 的环 形 金 属 阻 尼 器 套 在 ～ 起 形 成 的新 型 分 级 屈 服 型 金 属 阻 尼
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｍ ｅｔａｌ ｄａｍ ｐｅｒ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｔｗｏ ０一ｓｈａｐｅｄ ｍｅｔａｌ ｄａｍｐｅｒｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｓｉｚｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｉｔｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｔｒｉｌｉｎｅａｒ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｄｅｄ ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｄａｍｐｅｒ ｉｓ ｓｉｍ ｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｒｉ－ ｌｉｎｅａｒ ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｔｈｅ ＳＡＰ２０００ ｐｒｏ— ｃｅｄｕｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｏ—ｐｌａｓｔｉｃ ｄｙｎａｍ ｉｃ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｒｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｒａｍｅ ｓｔｒ ｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒａｄｅｄ ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｄａｍｐｅｒｓ ｕｎｄｅｒ ｓｍａｌｌ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ，ｍｏｄｅｒａｔｅ ｅａｒ ｔｈｑｕａｋｅｓ ａｎｄ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｌｏｏｐｓ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｍ ｅｔａｌ ｄａｍｐｅｒｓ ａｒｅ ｆｕｌｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｉｌｉｎｅａｒ ｋｉｎｅｍ ａｔｉｃ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｃｃｏｒｄ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｒａｍ ｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｇｒａｄｅｄ ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｍ ｅｔａｌ ｄａｍｐｅｒｓ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ ｉｓ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ． Ｕｎ－ ｄｅｒ ｓｍａｌｌ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ，ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍｐｅｒ ｓｔａｒｔｓ ｔｏ ｙｉｅｌｄ，ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｒｉｎｇ ｋｅｅｐｓ ｅｌａｓｔｉｃ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｍｐｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｄａｍｐｉｎｇ ａｎｄ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ． Ｕｎｄｅｒ ｍｏｄｅｒａｔｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍｐｅｒ ｂｅｇｉｎｓ ｔｏ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｄｉｓｓｉｐａｔｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｒｉｎｇ ｔｏｇｅｔｈｅｒ，ｔｈｅ ｄａｍｐｅｒ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｇｒａｄｅｄ
设置金属阻尼器建筑的减震性能分析及方案优选
.分类号UDC密 学 级号 1108140748硕士学位论文 设置金属阻尼器建筑的减震性能分析及方案优选赵乐乐学科门类：学科名称：指导教师：申请日期： 工 学 结构工程 李哲 教授 2014年 2月.摘要论文题目：设置金属阻尼器建筑的减震性能分析及方案优选学科名称：结构工程研究生：赵乐乐指导教师：李哲签名：签名：摘要消能结构的减震效果显著，这一优点使得这种结构在高烈度地区的实际工程中有广泛的应用前景，尤其在新建建筑和震后建筑的加固中应用形式和范围更广。
近几十年来，国内外学者进行了大量研究，主要对各种消能装置进行试验研究和理论分析，取得了诸多研究成果，现实意义重大，消能减震技术也愈发成熟，我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中，也有消能减震的相关内容，金属阻尼器是其中的一项。
我国学者对于金属消能阻尼器也做了理论和试验的研究，并取得了一些成果。
目前，金属阻尼器在结构中应用，但对其使用效果的详细分析并不多见，有必要进行进一步的研究。
在此背景下，基于已有的消能减震研究成果，本文进行了以下几个方面的工作：（1）分析介绍了金属阻尼器的力学性能和计算模型，阐述了金属阻尼结构的分析与设计方法。
（2）采用有限元软件ANSYS，以一个12层的框架剪力墙结构为研究对象，建立无控结构、消能结构和支撑结构三种不同的结构模型，经过模态分析得出三种结构的自振特性，并选取适当的地震波，对三种结构模型进行罕遇地震下的时程分析。
分析结果表明，在结构中加金属阻尼器，减震效果明显。
（3）对金属阻尼器布置方案进行优选，以设置了金属阻尼器的12层框架-剪力墙结构为研究对象，在使用相同数量阻尼器的情况下，采用两种布置方式，对比其控制效果。
分析结果表明，以层间位移角为控制函数的布置方案能有效的控制层间位移；均匀布置方案减震效果明显，布置方法简单，在实际工程中可行性较高。
关键词：消能减震；金属阻尼器；时程分析；优化布置摘要.Title: Analysis and Optimization Selection of Metal Damper's Influence on the Structure under the EarthquakeMajor: Structure EngineeringName: Lele Zhao Signature:Signature:Supervisor : Pro. Zhe LiAbstractPassive energy dissipation structures have effective reduction of structural response. The advantages make the structure have extensive application prospect in high intensity areas in practical engineering, especially in the construction of new buildings and reinforcement of building after an earthquake. In recent decades，studies on experiments，theoretical analyses and design methods of various energy dissipation devices have made great development, which is of great significance. Energy dissipation damping technology is also increasingly mature. At present，contents related to passive energy dissipation have been written to the China Seismic Code(GB50011-2010).Among it, the use of mental dampers is the technology needed to be emphasized and popularized. Chinese scholars for the metal energy dissipation dampers also made theoretical and experimental research, and obtained some achievements. At present, the metal damper applied in the structure, but detailed analysis of its use effect does not see more, there is a need for further research. In this background, based on the energy dissipation damping of the existing research results, this article has carried on the following several aspects work:(1)The paper analyze mechanics capability and computation models of the mental damper , expatiate the analytical and design methods, and discuss the application and optimize dispose of the mental damper in the frame shear wall structure control.(2)A finite element method ANSYS Program is used to analyze the frame building with 12-layer frame shear wall structures. Established three difference structural models with structure without dampers, structure with support, structure with dampers, we can get themselves vibratory features by modal analysis. And then chooses representative seismic wave, to carry on the dynamical time-historical analysis and discusses the dynamic response and damping performance of the structure under severe earthquake. Analysis results show that，Add metal dampers in structure, damping effect is obviously well.(3)With 12-layer frame shear wall structures as the research object in optimize dispose of mental dampers. There are two ways of optimize dispose in the framework, compared the control effect between different methods. Analysis results show that，it can effectively control the displacement between the layers using interlayer displacement angle as the control function of layout scheme ; The effect of uniform layout damping is obvious and method is simple. Themost important thing is that, engineering feasibility is higher in the practical.Key words：energy dissipation；metal damper；time-history analysis ;optimum arrangement目录.目录1绪论 (1)1.1选题背景及意义 (1)1.2结构减震控制分类 (4)1.3耗能减震结构的优点及应用 (6)1.4消能减震技术的研究进展和现状 (7)1.5本文主要研究内容 (10)2金属阻尼器 (11)2.1阻尼器的参数研究 (11)2.1.1引言 (11)2.1.2阻尼器的参数研究 (11)2.2确定恢复力模型 (12)2.3主体结构分析模型 (14)2.3.1结构分析模型分类 (14)2.3.2结构层间模型 (15)a.层间剪切型模型 (16)b.层间弯剪型模型 (17)c.等效的层间剪切型模型 (17)2.4结构时程分析的参数确定 (18)2.4.1阻尼装置的分析模型 (18)2.4.2恢复力模型 (19)2.4.3运动方程 (19)2.4.4刚度矩阵 (20)2.4.5刚度修正 (22)2.4.6阻尼矩阵 (22)3金属阻尼器减震结构的分析与设计方法 (25)3.1金属阻尼器减震结构的分析方法 (25)3.1.1时程分析法 (25)3.1.2选择地震波 (26)3.1.3恢复力模型 (28)3.2金属阻尼结构减震设计方法 (29)3.2.1消能减震结构的适用范围 (29)3.2.2消能减震结构设计的性能标准 (29)3.2.3消能器选择和布置原则 (30)a.选择消能器 (30)b.布置消能器 (30)3.2.4设置金属阻尼器结构的设计步骤 (31)3.3设置金属阻尼器结构的减震设计过程 (32)3.3.1确定金属阻尼器的数量 (32)3.3.3金属阻尼器的布置位置 (33)a.以层间位移角（或层间位移）为控制函数 (33)b.以控制力为控制函数 (33)c.以层间位移和层位移为控制函数 (33)d.以层间位移和顶层位移为控制函数 (34)4、消能支撑结构的减震性能分析 (35)4.1有限元软件ANSYS介绍 (35)4.2结构计算模型的建立 (36)4.2.1模型的基本数据 (36)4.2.2结构布置方案的选取 (37)4.2.3金属阻尼器的分析 (38)4.2.4结构模型说明 (39)4.2.5模态分析 (40)4.2.6地震波的选取 (42)4.3三种结构的抗震性能分析 (44)4.3.1三种结构在罕遇地震下顶层位移以及顶层加速度的比较 (44)4.3.3三种结构在罕遇地震下各层层间位移以及各层加速度的比较 (46)4.3.4结构基底剪力和弯矩的比较 (48)4.4软钢阻尼器的耗能减震效果分析总结 (50)5、消能支撑对结构的其他影响分析 (51)5.1无控结构和安装消能支撑结构的层间位移比较 (51)5.2安装消能支撑前后结构的轴力变化情况分析 (51)5.2.1引言 (51)5.2.2无控结构的框架柱轴力统计 (52)5.2.3安装消能支撑后的框架柱轴力统计 (53)6、设置金属阻尼器减震结构的方案优选设计研究 (55)6.1优选方案设计原则和设计步骤 (55)6.2优选方案设计 (55)目录.6.2.1结构方案优选设计中的目标函数选取 (55)6.2.2方案优选设计说明 (55)6.2.3金属阻尼器循环布置方法及过程 (56)6.3结构两种布置方案计算结果及比较分析 (59)6.3.1两种方案的计算结果 (59)6.3.2两种方案各层阻尼器布置数量的比较 (65)6.3.3两种方案的计算结果对比分析 (65)6.4小结 (66)7结论和展望 (67)7.1结论 (67)7.2展望 (68)致谢 (69)参考文献 (71)1 绪论1.1选题背景及意义引起结构振动的原因有自然振动和环境振动，自然振动分为地震和风振，环境振动分为交通振动、设备振动和机械振动等，其中以地震带给结构的灾难最为严重，本文着重介绍减小地震影响作用的控制方法。
铜的阻尼性能实验
率、振幅等。
录测试数据。
记录实验数据
测量铜的阻尼 性能，记录阻 尼系数、频率、
振幅等数据
记录实验过程 中铜的温度、 湿度等环境因
素
记录实验过程 中铜的变形、
断裂等现象
记录实验过程 中铜的振动、
声音等现象
记录实验过程 中铜的表面变 化、颜色变化
等现象
记录实验过程 中铜的电化学 性能变化等现
象
添加标题 添加标题 添加标题 添加标题 添加标题 添加标题
析、回归分析0等4
误差处理方法：剔除异 常值、修正数据、采用 更准确的模型等
实验结果的影响因素探讨
温度：温度对铜的阻尼性 能有显著影响，温度越高，
阻尼性能越好
湿度：湿度对铜的阻尼性 能也有影响，湿度越大，
阻尼性能越好
材料：不同材料的铜，其 阻尼性能也不同，纯铜的
阻尼性能最好
加工工艺：加工工艺对铜 的阻尼性能也有影响，如 热处理、冷加工等，都会
影响阻尼性能
铜阻尼性能的优化建议
提高铜的纯度： 减少杂质，提 高铜的阻尼性 能
改变铜的形状： 改变铜的形状， 如增加厚度或改 变形状，可以提 高阻尼性能
改变铜的表面处 理：改变铜的表 面处理，如镀层 或涂层，可以提 高阻尼性能
改变铜的加工工 艺：改变铜的加 工工艺，如热处 理或冷加工，可 以提高阻尼性能
添加标题
铜的阻尼性能可以通过实验测 量得到
添加标题
实验结果可以为铜阻尼性能的 研究提供参考
实验对未来研究的启示
添加标题
铜的阻尼性能研究对于未来材 料科学和工程领域的发展具有 重要意义。
添加标题
实验方法可以为未来类似实验 提供借鉴。
添加标题
低屈服点钢材剪切型阻尼器试验研究
钢结构(中英文),35(12),16-21(2020)DOI :10.13206/j.gjgS 20091801ISSN 2096-6865CN 10-1609/TF低屈服点钢材剪切型阻尼器试验研究∗尧祖成1,2㊀王㊀伟1,2(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海㊀200092;2.同济大学建筑工程系,上海㊀200092)摘㊀要:提出一种采用钢管加劲形式的新型剪切型金属阻尼器,该阻尼器主要由中心剪切板㊁面外加劲钢管㊁两侧翼缘加劲板与连接头四部分组成,主要通过中心剪切板剪切变形的发展耗散地震输入的能量㊂低屈服点钢材LYP225钢屈服强度较低,强化水平适中且延展性能优异,适用于制作金属阻尼器,因而选用LYP225钢制作剪切阻尼器的中心剪切板㊂为评估采用低屈服点钢材LYP225的剪切型阻尼器的弹塑性滞回响应㊁超低周疲劳破坏特征以及耗能减震能力,设计并完成了阻尼器试件的拟静力试验㊂试验针对采用普通翼缘与 狗骨 式削弱翼缘两种加劲构造方式的三个足尺试件,采取两种滞回加载制度,考察了剪切型阻尼器在循环加载下的基本力学特性与超低周疲劳性能,对比分析了不同翼缘构造对试件失效模式的影响㊂试验结果表明,采用LYP225低屈服点钢制作的剪切型金属阻尼器延展性能较好,其极限剪切角可达4.7%;在循环加载下没有发生构件失稳现象,滞回曲线饱满;耗能能力较强,其等效阻尼比可稳定维持在0.5左右;同时超低周疲劳性能较好,在设计位移之下加载30圈,其承载力水平较为稳定,裂纹发展较为轻微㊂剪切型阻尼器在利用芯板充分发展剪切变形耗散能量的同时,两端翼缘板在焊脚处的较早开裂在一定程度上限制了阻尼器的变形能力,而采用 狗骨式 削弱翼缘加劲形式可以有效地延缓其裂纹萌生㊂剪切阻尼器在试验中的实测最大超强系数达1.63,该超强现象能提高阻尼器的滞回耗能能力,但在结构体系的设计中需要着重考虑,以避免主体结构构件发生次生破坏㊂关键词:低屈服点钢材LYP225;剪切型阻尼器;拟静力试验;滞回性能∗国家自然科学基金重点国际合作项目(51820105013);国家自然科学基金项目(51778459)㊂第一作者:尧祖成,男,1996年出生,博士研究生㊂通信作者:王伟,男,1977年出生,博士,教授,weiwang @㊂收稿日期:2020-10-281㊀概㊀述金属阻尼器作为一种可有效提高结构抗侧刚度㊁极限承载能力以及耗能抗震特性的被动消能装置[1],由于其不依赖于外部能量的输入,同时具有构造简单㊁受力明确㊁性能稳定㊁造价经济并且易于安装及更换等特点,在结构抗风和抗震设计中得到了广泛的应用㊂目前针对金属阻尼器的试验与理论研究,主要聚焦于两点:一是金属阻尼器的构造形式[2],旨在通过调整阻尼器的结构构造,改变阻尼器的受力模式,提高金属材料的利用效率,并进一步地优化阻尼器的抗震特性;另一个是金属阻尼器的制作材料[3],旨在通过选用合理的金属材料,改变阻尼器在循环荷载作用下的弹塑性响应,提升阻尼器的延性特性与耗能能力,并进一步优化阻尼器的超低周疲劳特性㊂本试验研究的对象是选用低屈服点钢材制作而成的剪切型阻尼器,如图1所示,该金属阻尼器由芯板(Core plates)㊁加劲方钢管(Square tubes)㊁加劲翼缘板(Flange plates)和连接头(Connectors)四个部分组成,其中芯板的制作材料是LYP225钢材,其余部分均采用Q345B 钢材制作㊂该金属阻尼器结合了材料与构造形式的双重优势㊂低屈服点钢材LYP225材料屈服强度较低,屈服后刚度较低,延性较好,耗能能力较强,适用于制作金属阻尼器;剪切61低屈服点钢材剪切型阻尼器试验研究型金属阻尼器,结合合理的加劲构造(方钢管加劲和翼缘板加劲),为主体结构提供附加阻尼和刚度,并利用分布较为均匀㊁发展较为稳定的塑性剪切变形耗散能量㊂图1㊀LYP225钢材剪切型阻尼器示意Fig.1㊀Illustration of the LYP225steel shear damper2㊀试验概况2.1㊀钢材特性利用单调拉伸试验,明确用以制作剪切型金属阻尼器核心耗能部件(芯板)的LYP225钢材的屈服强度㊁极限强度㊁强屈比㊁延伸率及断裂破坏特征等基本力学特征㊂单调拉伸试件的标距段为圆形截面,夹持段为矩形截面,其具体尺寸如图2所示㊂图2㊀LYP225单调拉伸试件示意㊀mmFig.2㊀Dimensions of uniaxial tension specimens of LYP225steel进行单调拉伸试验的材性试件一共有三个,分别编号为A -1~A -3,其名义应力-应变曲线如图3所示,图中还给出了Q235钢材的单调拉伸曲线㊂与普通钢材Q235相比,低屈服点钢材LYP225具备较长的屈服平台,平台段的名义应变水平超过6%,同时LYP225的名义断裂应变均超出40%,该材料的延展性较好;LYP225钢材的实测名义屈服强度明显高于225MPa,大致在270MPa 左右,与Q235钢材的名义屈服强度相近,但LYP225钢材的名义极限强度不超过350MPa,低于Q235钢材的名义极限强度420MPa,说明在单调拉伸加载下低屈服点钢材LYP225的强化水平显著低于普通钢材Q235,适用于制作金属阻尼器㊂图3㊀LYP225钢材单调拉伸材性试验名义应力-应变曲线Fig.3㊀The nominal stress-strain curves of uniaxial tension LYP225steel由以上名义应力-应变曲线可得该LYP225钢材的各项力学性能参数,如表1所示㊂从中可知,本试验中的LYP225钢材的强屈比基本维持在1.24左右㊂表1㊀LYP 225钢材基本力学性能参数Table 1㊀Mechanical properties of LYP 225steel试件编号弹性模量E /GPa 屈服强度f y /MPa 极限强度f u /MPa 强屈比断裂延伸率δ/%A -1202267332 1.2442A -2202265333 1.2647A -3203274333 1.2240均值2032693331.24432.2㊀试件构造采用LYP225和Q345两种钢材设计了两种不同尺寸规格的剪切型阻尼器试件,如图4所示㊂该剪切阻尼器的剪切板㊁加劲翼缘和连接头三个部件之间均采用全熔透坡口对接焊缝连接,其中剪切板的四个角部留有过焊孔,避免焊缝交叉导致的残余应力集中;方钢管采用四周围焊角焊缝与剪切板固定,焊脚高度为8mm㊂两种尺寸规格的剪切阻尼器试件所采用的剪切板的板厚均为12mm,而两者之间的差异在于第二种阻尼器的加劲翼缘进行了 狗骨式 削弱,如图4b所示,以延缓剪切阻尼器角部焊缝的断裂破坏,同时,增大其加劲翼缘的厚度㊂2.3㊀加载装置与测试方案本次试验的加载系统通过自行设计的加载装置配合试验室的反力墙实现,加载装置的实际装配如图5所示㊂71尧祖成,等/钢结构(中英文),35(12),16-21,2020a 采用普通翼缘加劲的剪切型阻尼器;b 采用 狗骨式 削弱翼缘加劲的剪切型阻尼器㊂图4㊀两种LYP225钢剪切型阻尼器的尺寸规格Fig.4㊀Dimensions of two kind of LYP225steel shear damperspecimens图5㊀剪切型阻尼器试验加载装置Fig.5㊀Test setup of shear damper specimens如图6所示,在试验过程中采用两套位移计来监测剪切阻尼器试件的相对水平位移㊂一套为常用的水平位移测量方案,采用两个位移计(D1㊁D2)水平放置于剪切型阻尼器试件顶端的正反两侧,不仅能够由两位移计读数的平均值实时监测试件顶㊁底端之间的相对水平剪切位移(式(1a)),还能够由两位移计的差值反映试件在平面外的偏心扭转;另一套为对角测量方案,采用四个竖图6㊀相对剪切位移测量方案Fig.6㊀The two measurement systems for the relative sheardisplacement of the specimens向位移计(D3~D6)和四个沿试件对角线布置的位移计(D7~D10)构成测量系统,用换算式(1b)来求得试件的相对水平位移量,以此来相互佐证水平位移测量的正确性㊂δ1=(D 1+D 2)/2(1a)㊀δ2=(D 9+D 10-D 7-D 8)/(4cos θ)-(D 3+D 4-D 5-D 6)sin θ/(4cos θ)(1b)式中:θ为试件的对角线与顶边的夹角;D 1~D 10为位移计D1~D10所测位移㊂2.4㊀加载制度参照中国GB 50011 2010‘建筑抗震设计规范“[4],JGJ 297 2013‘建筑消能减震技术规程“[5]和JG /T 209 2012‘建筑消能阻尼器“[6],设计了两种加载制度,分别针对循环加载的基本力学性能(LS1)和超低周疲劳性能(LS2),如图7所示㊂对于采用正常翼缘的剪切阻尼器试件,加载过程中选定屈服位移Δy 为4.4mm,该剪切阻尼器的设计位移Δd 为30mm㊂在加载过程中,如果试件发生明显开裂破坏或者单周循环水平荷载峰值下降至历史最大值的85%时,则认为试件失效,停止试验加载㊂2.5㊀试件编号依照试件的构造形式以及所选用的加载制度,将本试验中的三个LYP225钢剪切型阻尼器试件进行编号,如表2所示㊂3㊀试验结果与分析3.1㊀试件破坏现象与模式3.1.1㊀阻尼器表面油漆剥落为了观测剪切型阻尼器在加载过程中变形发展81低屈服点钢材剪切型阻尼器试验研究㊀㊀㊀㊀a LS1;b LS2㊂注:Δy为屈服位移;Δd为设计位移㊂图7㊀拟静力循环加载制度Fig.7㊀Cyclic loading schemes表2㊀LYP225剪切型阻尼器试件Table2㊀Specimen numbers of LYP225sheardamper specimens试件编号构造形式厚度/mm加载制度OF20-LS1普通翼缘加劲20LS1OF20-LS2普通翼缘加劲20LS2RF30-LS2削弱翼缘加劲20LS2程度,在试件一侧的表面涂刷白色油漆㊁绘制黑色网格线㊂随着循环加载的进行,试件塑性变形的发展越来越充分,表面油漆的剥落越来越明显㊂以试件OF20-LS1为例,如图8所示,当阻尼器刚开始屈服时,剪切板表面的油漆基本开始剥落,而当阻尼器最终破坏时,剪切板表面的油漆基本掉落干净,表明剪切板在加载过程中塑性发展较为充分;同时,方钢管在加载过程中基本保持弹性状态,表面没有出现油漆剥落现象㊂3.1.2㊀阻尼器裂纹发展情况试件在加载过程中出现的裂纹主要有四类,翼缘焊脚裂纹㊁钢管脚部裂纹㊁过焊孔脚部水平裂纹和竖向裂纹,其在试件OF20-LS2和RF30-LS2中的具体分布位置如图9所示,图中序号代表裂纹萌生次序,数字越小则表示裂纹越早出现㊂由图9可知,剪切型阻尼器的裂纹萌生位置均为拉应力较为集中的角部位置;受加载装置的刚度图8㊀试件OF20-LS1表面油漆剥落现象Fig.8㊀The whitewash peeled-off from the surface of thecore plates of the specimen OF20-LS1a 试件OF20-LS2;b 试件RF30-LS2㊂Ә翼缘焊脚裂纹;┗钢管角部裂纹;过焊孔脚部水平裂纹;过焊孔脚部竖向裂纹㊂图9㊀裂纹分布与破坏模式Fig.9㊀The developed cracks and failure pattern of specimens分布影响,剪切型阻尼器的裂纹发展较多分布于底部,且试件最终失效模式均为底部多道裂纹贯穿;在采用普通翼缘的试件OF20-LS2中,翼缘焊脚处的裂纹较早萌生,而在采用 狗骨式 翼缘的试件RF30-LS2中,翼缘焊脚处的开裂得到明显的推迟,而最初裂纹起始于钢管角部㊂3.2㊀滞回曲线图10展示了三个试件加载过程中的力-位移全过程曲线㊂总体而言,剪切型阻尼器试件的剪力-剪切变形曲线饱满,滞回形状呈纺锤型,耗能面91尧祖成,等/钢结构(中英文),35(12),16-21,2020㊀㊀㊀㊀㊀a 试件OF20-LS1;b 试件OF20-LS2;c 试件RF30-LS2㊂图10㊀LYP225钢剪切型阻尼器试件的剪力-剪切位移滞回曲线Fig.10㊀Shear force-shear deformation hysteretic curves of LYP225steel shear damper specimens积大,表现出较好的延性和较强的耗能能力㊂结合裂纹的萌生与扩展情况可知,三个试件在加载过程中虽部分裂纹萌生较早,但开裂之后试件的承载力水平依旧较为稳定,经历较大变形历程(极限剪切角在4%左右)之后才出现显著的承载力下降㊂在等幅加载制度下(如试件OF20-LS2和RF30-LS2在设计位移下加载30圈),试件的承载力水平较为稳定,升高较小,但在多级位移幅值的升幅循环加载制度之下(如试件OF20-LS1以屈服位移为级差升幅加载,试件OF20-LS2和RF30-LS2在30圈等幅加载之后的升幅加载),试件的承载力峰值会随着位移幅值的增加而增加,这反映循环强化现象对于位移加载幅值的依赖性㊂由试件OF20-LS2和RF30-LS2的滞回曲线可知,剪切型阻尼器在设计位移(ʃ30mm)之下性能较为稳定,两种规格的阻尼器在设计位移下加载30圈之后并未出现承载力下降现象,同时采用 狗骨式 翼缘加劲能够延缓试件的失效,提高阻尼器的超低周疲劳特性㊂3.3㊀力学性能特征参数三个剪切型阻尼器试件的力学性能特征参数如表3所示㊂表中超强系数按式(2)计算:Ω=P max/P y(2)即将极限抗剪承载力P max与屈服抗剪承载力P y的比值定义为阻尼器的超强系数Ω,它可以用来定量反映阻尼器的强化程度,各试件的具体超强系数如表3所示㊂由试件OF20-LS1与OF20-LS2对比可知,逐级升幅加载(LS1)使LYP225钢的循环强化水平提高,以致表征为剪切阻尼器的极限承载力的提高;由试件OF20-LS2与RF30-LS2对比可知, 狗骨削弱 式翼缘加劲板能提高阻尼器的超低周疲劳性能,同时也提高了阻尼器的超强系数㊂金属阻尼器在循环加载下的强化现象虽一定程度地提高了阻尼器的滞回耗能能力,但是不可控的超强系数易引起周围梁㊁柱及连接节点等结构构件的次生破坏㊂由试验可知,该LYP225剪切型阻尼器的超强系数设计值应取在1.63以上㊂表3㊀LYP225剪切型阻尼器试件的力学性能特征参数Table3㊀Characteristic mechanical properties of the LYP225steel shear damper specimens 试件编号屈服荷载P y/kN初始刚度K0/(kN㊃mm-1)峰值位移Δmax/mm峰值荷载P max/kN超强系数ΩOF20-LS1111527562.71664 1.49 OF20-LS2119624353.01617 1.35 RF30-LS2106225368.61733 1.63 3.4㊀耗能能力图11绘制了三个试件的等效黏滞阻尼比h e随加载圈数的发展规律,从中可知,LYP225剪切型阻尼器的耗能能力较好,等效黏滞阻尼比可以较为稳定地维持在0.5左右㊂图11㊀等效黏滞阻尼比h eFig.11㊀The equivalent damping ratio h e of LYP225steel shear damper specimens02低屈服点钢材剪切型阻尼器试验研究4㊀结㊀论本试验针对采用低屈服点钢材LYP225制作的剪切型阻尼器,完成了三个足尺试件的拟静力循环加载试验,重点关注其循环弹塑性响应和失效模式,评估该金属阻尼器的抗震性能㊂主要结论如下: 1)采用LYP225低屈服点钢制作的剪切型金属阻尼器延展性能较好(极限剪切角可达4.7%),在循环加载下没有发生构件失稳现象,滞回曲线饱满,耗能能力较强(等效黏滞阻尼比可稳定维持在0.5左右),同时超低周疲劳性能较好(在设计位移之下加载30圈,其承载力水平较为稳定,裂纹发展较为轻微)㊂2)阻尼器在利用芯板充分发展剪切变形耗散能量的同时,两端翼缘板在焊脚处的较早开裂在一定程度上限制了阻尼器的变形能力,而采用 狗骨式 削弱翼缘加劲形式可以有效地延缓其裂纹萌生㊂3)阻尼器在试验中的实测最大超强系数达1.63,该超强现象能提高阻尼器的滞回耗能能力,但在结构体系的设计中需要着重考虑,以避免主体结构构件发生次生破坏㊂参考文献[1]㊀Symans M D,Charney F A,Whittaker A S,et al.Energy dissipa-tion systems for seismic applications:current practice and recent developments[J].Journal of Structural Engineering,2008,134(1):3-21.[2]㊀Phillips A R,Eatherton M rge-scale experimental study ofring shaped-steel plate shear walls[J].Journal of Structural Engi-neering,2018,144(8).DOI:10.16511/ki.qhdxxb.2016.21.053.[3]㊀Xu L Y,Nie X,Fan J S.Cyclic behaviour of low-yield-point steelshear panel dampers[J].Engineering Structures,2016, 126:391-404.[4]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范:GB50011 2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2010. [5]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑消能减震技术规程:JGJ297 2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2013. [6]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑消能阻尼器:JG/T209 2012[S].北京:中国标准出版社,2012.Experimental Research on Low-Yield-Point Steel Shear DampersZucheng Yao1,2㊀Wei Wang1,2(1.State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering,Tongji University,Shanghai200092,China;2.Department of Structural Engineering,Tongji University,Shanghai200092,China)Abstract:A new shear metal damper with square tubes serving as out-of-plane stiffeners is proposed.The damper is mainly composed of a core plate,square tubes welded to the core plate,flange plates at two sides and connectors for installation.In this displacement-based metallic device,the input seismic energy is mainly dissipated through the shear deformation of the core plates.The core plates are made of a low-yield-point steel with a nominal yield stress of225MPa,called LYP225steel.This material possesses relatively low yield strength,moderate hardening level and good ductility,hence is suitable for metal dampers.The paper presents the results of quasi-static tests conducted for evaluating the cyclic elastoplastic response,ultra-low fatigue failure modes and energy dissipation behavior of shear dampers made of LYP225steel.A total of three full-scale steel shear dampers were tested with the loading condition and flange shape as test variables.The essential mechanical characteristics and ultra-low fatigue behavior of the damper specimens under cyclic loadings were investigated,and the influence of the flange shape to the failure mode was analyzed.The test results show that the shear damper made of LYP225steel possesses good ductility(the ultimate shear angle of the specimens achieved4.7%),plump hysteretic response(no sign of buckling of components and no pinching of the hysteretic loops observed during the cyclic tests),favorable energy dissipation capacity(the equivalent damping ratio of the specimens stably maintained approximately0.5),and satisfying ultra-low cycle fatigue performance(the loads of the specimens under thirty cycles of design amplitude were stable with slight cracks developed).The cracks of the flanges developed at the welding regions limit the deformation capacity and energy dissipation capacity of the dampers.The dog-bone configuration for flanges can well delay the initiation of these undesirable cracks and improve the seismic performance of the dampers.The maximum overstrength factor of specimens reached as large as1.63,and this hardening phenomenon is beneficial for energy dissipation but need careful consideration for preventing the second damage to the main structural components.Key words:low-yield-point steel LYP225;shear dampers;quasi-static test;hysteretic behavior12。
三阶段屈服金属阻尼器抗震性能研究
第43卷第1期 2021年2月工程抗震与加固改遗Earthquake Resistant Engineering and RetrofittingVol. 43,N o. 1Feb. 2021[文章编号]1002-8412) 2021) 01-0093-08DOI ： 10. 16226/j.issn. 1002-8412. 2021. 01.013三阶段屈服金属阻尼器抗震性能研究程扬，许卫晓'，2，杨伟松1>2，于德湖[’2，张纪刚 1.青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033; 2•青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心，山东青岛266033)[提要]总结了弯曲屈服型、剪切屈服型、轴向屈服型及弯剪组合屈服型4种不同耗能机理的分阶段屈服金属阻尼器的研究现状。
在此基础上，提出了一种由矩形剪切钢板和U形弯曲钢板组合的三阶段屈服金属阻尼器，分析了其构造形式、耗能 机理及设计参数。
利用有限元软件ABA QUS对其进行模拟，结果表明：该阻尼器滞回曲线饱满，耗能性能优良，在不同强度地震作用下能依次实现各耗能钢板的分阶段屈服的目标，以期为分阶段屈服金属阻尼器在实际工程应用中提供借鉴。
[关键词]金属阻尼器；分阶段屈服；有限元模拟；抗震性能；滞回曲线[中图分类号]TU352.1 [文献标识码]AStudy on seismic performance of three-stage yield metal damperC h e n g Y a n g1'2f X u W ei-x i a o1,2, Y a n g W ei-s o n g U2, Y uD e-h u,2y Z h a n g J i-g a n g l2(1. School of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266033，China ；2. Cooperative Innovation Center of Engineering Construction and Safety in Shandong Blue Economic Zone, Qingdao University of Technology, Qingdao 266033, C hina)A b stra ct ： Four different energy dissipation m echanism s, i.e. bending yield type, shear yield ty p e, axial yield type and bending shear combined yield type, are summarized in this paper. On this basis, a three-stage yield metal dam per composed of rectangular shear steel plate and U-shaped bending steel plate is proposed. The finite element software ABAQUS is used to simulate the damper. The results show that the dam per has full hysteretic curve and excellent energy dissipation performance. It can achieve the goal of phased yield of each energy consuming steel plate in turn under different intensity of earthquake, so as to provide reference for phased yield metal dam per in practical engineering application.K e y w o rd s：metal dam per；staged yield；finite element sim ulation；seismic perform ance；hysteretic curveE-m a il:*****************i引言近年来，在结构中安装阻尼器装置形成消能减震结构成为新建建筑抗震设计及既有建筑抗震加固 的趋势。
金属阻尼器的试验研究与应用
金属阻尼器的试验研究与应用摘要：能量耗散是减少建筑结构或构件在地震中损伤和破坏的关键，应用金属阻尼器是耗散地震能量的重要手段之一。
金属阻尼器主要是利用金属进入弹塑性屈服状态产生滞回进行耗能，具有造价低廉，耗能能力稳定的优点。
在重点介绍目前几种被广泛应用的金属阻尼器的基础上，阐述了其工作原理、构造要求和工程应用情况。
其中，对铅挤压阻尼进行了设计和制作，并对其进行了力学性能测试，测试结果显示：铅挤压阻尼器力-位移曲线接近矩形，符合“库伦摩擦”的特点；力-速度曲线接近双“S”形，阻尼器耗能能力较强且性能稳定。
最后，提出今后金属阻尼器的发展方向和需要进一步解决的问题。
关键词：能量耗散；金属阻尼器；弹塑性屈服；滞回特性；工作原理近年来，国内外在工程结构的隔震、减振与振动控制方面进行了大量的研究工作，取得了丰硕的成果。
传统的建筑抗震结构体系是通过提高结构本身的性能，例如加大构件截面尺寸或者采用更高强度的材料来抵御地震作用。
但是，由于人们不能准确地预知将来可能遇到的地震作用的大小及特性，而按传统方法设计的建筑结构又不具备对外荷载进行自我调节的能力，因此，按常规的设防烈度来进行设计，一旦遇到超出设防烈度的强烈地震，建筑结构的安全性将无法得到保障。
文献[1]提出了结构振动控制的概念，即通过在工程结构的特定部位装设某种装置、机构或某种施加外力的设备，改变或调整结构的动力特性，从而合理控制结构在动力荷载作用下的响应（如位移、速度、应变或者加速度等）。
结构控制的提出和发展无疑给现代建筑抗震设计带来了根本性的变化，土木工程振动控制的研究和应用从上世纪开始，至今已有近60多年的历史，各种振动控制的新方法、新形式不断涌现。
由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在弹塑性滞回变形过程中能吸收大量能量，因而被用来制造不同类型和构造的耗能减震器。
目前比较常用的包括金属软钢阻尼器、加劲钢板阻尼器、剪切钢板阻尼器、全钢防屈曲支撑和铅挤压阻尼器等。
关于金属阻尼器疲劳性能的一次汇报
2
4
6
8
10
12
time D1 E1(s)
time(s)
目的：加载速率不同对模型疲劳寿命的影响
பைடு நூலகம்
实验计划 加载 类型 试样 平均幅 值mm 加载速 率mm/s 加载 类型 试样 平均幅 值mm 加载速 率mm/s
平均幅值 不同
C1
4.5mm
0.5
平均幅值 不同
C2
-3.0mm
0.5
目的：平均幅值不同对模型疲劳寿命的影响
3.35~18.0
23.4~39.6 0.5
v=0.1mm/s
23.4~39.6
v=0.25mm/s v=0.5mm/s
40
5.0mm/s
displacement D2 E2 (mm)
20
displacement(mm)
0
-20
-40
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0
D1，D2
加载序列不同
0.5
加载装置：500KN的液压伺服疲劳试验机 控制方式：位移控制
实验计划 加载 类型 恒定 幅值 试样 幅值mm 加载速率mm/s
A1
A2 A3 A4
6 4 2
6
9 12 15
A1
0.5
目的：获得疲劳参数
time (s)
0 -2 -4 -6 0 50 100 150 200 250 300
实验计划
加载 类型 加载幅值顺 序不同
试样
顺序 前30c
幅值 mm 12 6 12 幅值 mm 6 12 12
复合式金属型阻尼器的试验研究及数值仿真分析.
某小学教学楼的屈曲约束支撑抗震加固设计*高鹏1叶献国1徐勤2（1．合肥工业大学土木与水利工程学院建筑工程系，合肥230009；2．合肥工业大学建筑设计研究院，合肥230009）摘要：屈曲约束耗能支撑在拉、压两种受力状态下都能达到屈服，是一种集抗侧力和耗能为一体的耗能减震构件。
结合学校加固工程特点和支撑受力性能，应用屈曲约束耗能支撑在某平面严重不规则的教学楼中进行加固设计，通过反应谱以及非线性时程分析方法，比较研究采用支撑加固前后教学楼相关信息。
结果显示，小震作用下支撑可很好地调整原有结构抗扭和抗侧刚度，大震作用下支撑能有效消耗地震能量，提高结构承载力，加固效果明显。
关键词：屈曲约束耗能支撑；教学楼；抗震加固DESIGN OF BRBS IN SEISMIC RESTROFITTING OF THECLASSROOM BUILDING IN A PRIMARY SCHOOLGao Peng 1Ye Xianguo 1Xu Qing 2（1．College of Civil Engineering ，Hefei University of Technology ，Hefei 230009，China ；2．Institute of Architecture Design ，Hefei University of Technology ，Hefei 230009，China ）Abstract ：Buckling-restrained-brace （BRB ）shows the same load deformation behavior in both compression and tension ，it can be both a lateral force resistant and energy dissipation component．Based on the characteristics of school building and BRB mechanical behavior ，the appliction of BRBs were introduced in retrofitting the irregular classroom building．Comparative study of the building information before and after retrofitting were done by response spectrum analysis and nonlinear time history analysis．Results showed that BRBs could adjust the torsional and lateral stiffness of original structure when subjected to frequent earthquakes ，and when subjected to strong earthquakes ，BRBs yielded and provided additional energy dissipation capacity for the main structure．So that evident effect of retrofitting was got．Keywords ：buckling-restrained brace ；classroom building ；seismic retrofitting*安徽省自然科学基金项目（070415220）。
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1)采用力控制，±600kN一次循环，测试支撑的初始刚度。
2)采用位移控制，缓慢加载找到屈服点δy。
3)采用位移控制，±δy、±2δy、±3δy、±6δy、±12δy、±18δy，直到形成1/50（54.388mm）的层间位移角，每个荷载三个循环；
图5加载制度
4)采用位移控制，以1/50的层间位移角循环加载，直至支撑破坏，测出屈曲约束支撑能够承受的最大循环加载次数。
3、试件设计
屈曲约束支撑芯板和套筒均用屈服强度为235N/mm2的钢材制作，其示意图如图1所示。
图1Hale Waihona Puke 曲约束支撑示意图4、试验装置
本试验将在同济大学建筑工程系静力试验室进行，采用目前国内领先、国际先进的10000kN多功能结构试验系统。试验加载装置如图1所示，新型屈曲约束支撑与地梁连接形成的组件；地梁用锚栓锚固在试验室台座上，纵向用千斤顶固定，避免地梁滑动。新型屈曲约束支撑与加载头和地梁的连接节点采用等强设计原则进行设计。
2)位移测量
在屈曲约束支撑两端布置位移计，以便求解屈曲约束支撑的变形；在芯材两端套筒外的延伸部分布置位移计，以测量变形；在连接板中间两排螺栓之间放置位移计，以测量连接板薄弱处的变形。一共16个位移计。（如图4所示）
7、加载制度
试验的加载程序分为预加载阶段和正式加载阶段，采用分级加（卸）载。
Ⅰ、预加载阶段
预加载的目的：（1）使试件的支承约束部位和加载部位接触良好，进入正常工作状态；（2）检查全部试验装置的可靠性；（3）检查全部测量仪器工作是否正常。通过预加载可以发现问题，及时调整改进。
图3应变片布置
图4位移计布置
施加荷载前，首先观查所有测量仪器，记录初始读数。预加载采用力控制，±200kN、±400kN、±600kN各一次循环。在预加载过程中，观查每级荷载下的测点通道。完成以上程序的过程中，需要保证：（1）所有位移、和应变随着荷载的增加呈线性变化；（2）当卸载为零时，所有读数回到初始读数。
中轴线轴间尺寸
Table 2试件尺寸表
锚固梁
柱
芯板
节点板
高强螺栓
Q345
Q345
Q235
Q235
10.9级
Q345
Q345
Q235
Q235
10.9级
6、量测内容
1)应变测量
连接板中部薄弱处布置应变片，以便计算节点连接板的应力；在屈曲约束支撑两侧端板布应变片，以便计算屈曲约束支撑的内力；套筒端部布置应变片，测量套筒中的应力。一共56个应变片（如图3所示）。
试验采用拉500吨推1000吨的垂直作动器，直接作用在支撑上进行加载。
图2试验加载装置
5、试件和加载架的具体尺寸及材料
Table 1试件尺寸表
支撑长度（m）
加载点高度(m)
芯板(mm)
柱截面(mm)
锚固梁截面(mm)
备注
2.14
2.2
－70×12和
－29×12
H400×400×20×20
H400×300×20×20
屈曲约束支撑抗震性能研究
试 验 方案
博士生
单 位
导 师
联系电话
二○○七年五月
1、试验目的
本试验的主要目的是研究金属屈服阻尼器的基本力学性能以及在反复荷载作用下的滞回耗能情况。
2、试验内容
1.钢材的材性试验；
2.用屈服强度为235N/mm2的钢材制作而成的一字形芯板屈曲约束支撑在反复荷载作用下的滞回耗能情况及其受力性能；