低屈服点钢在结构振动与控制中的应用研究

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土木工程结构振动控制的概况与新进展

主支系 (A s 动撑统 B )
可刚装变度置(A ) Vs 结构振半主动控制可阻装 (A D) 变尼置 V 动控制变刚变尼度阻装置(AV SD) 智能可调阻尼器智能料动材驱器
抗效良[ 。震果好 ] 3
智控{ 能制
混合控制
1. 2 消能减振 20 世纪50 年代前苏联人开始研究利用软钢塑性耗能的耗能支撑， 6 年 Ho s e 首先提出用能 9 15 unr
长春工程学院学报( 自然科学版)
2加7 ， 3 ) 8(
屈服点钢剪切板、铅消能器、铅粘弹性消能器、无粘结支撑等形式的消能器。其中，无粘结支撑在日本、
动控制外加能源过大的缺点。
摩擦消能器在加拿大和日本应用的比较多。在 199 台美国湾和都得到推广应用〔。 ’ 低屈服点钢消能我国， 7 年吴波等利用摩擦阻尼器加固了东北某〕府大楼; 999 年欧进萍、斌、 l 吴邹向阳将自研制等己器、窝蜂状消能器在日栋建筑中本多得到应用〔 ’ ]。政
基础隔震消能减振
调减谐振(WD、 TLD) 主拉系 (A 动索统飞)
动量尼 (A D) 主动控制产主质阻器 M
1 、 . . . ‘
刚结它高建不用。性构，对层筑适 [ 1 6
隔计除了震设基础隔震外，还有层间隔 6 。震[ ]
目层间隔震技术的研究还不太系统，前，有待完善。基础隔震的桥梁和建筑已在国内外建成了上千座，
分别综述如下: 1 被动控制
结构被动控制是指控制装置不需要外部能源输人的控制方式。200 年施行的建筑抗震设计规范 2

低屈服点钢在建筑抗震设计中的应用

2007年第2期宝　钢　技　术低屈服点钢在建筑抗震设计中的应用温东辉,宋凤明(宝钢研究院　结构钢研究所,上海　201900) 摘要:随着钢结构建筑抗震设计水平的进步,消能抗震设计已成为建筑抗震的一个发展方向。

低屈服点、极低屈服点钢具有良好的塑韧性和低达100MPa的屈服强度,并具有较狭窄的强度波动范围,而且成本低、易维护更换,在抗震阻尼构件的制造应用中具有显著的优势,从而成为建筑抗震材料中越来越受到重视的新钢种。

介绍了抗震用低屈服点钢的性能要求及其作为抗震用钢的优点,同时还介绍了低屈服点钢的发展历史、现状及市场前景。

关键词:低屈服点钢;抗震设计;抗震用钢;消能抗震中图分类号:T U352.1　文献标识码:B　文章编号:1008-0716(2007)02-0009-04Appli ca ti on of L ow Y i eld Po i n t Steel i n D esi gnof Earthquake Resist an t Bu ild i n gsW en D onghu i,Song F engm ing(Structura l Steel D i v.,Baosteel Research I n stitute,Shangha i201900,Ch i n a) Abstract:W ith the devel opment of earthquake resistant design for steel structure constructi on,earthquake resis2 tant energy dissi pati on(ERE D)has become a trend of earthquake resistant design.The seis m ic contr ol structures are designed t o achieve seis m ic perf or mance by making the devices abs orb the seis m ic energy.Steels with l ow yield point or extra l ow yield point have good ductility and p lasticity,with yield strength as l ow as100M Pa.A s l ow yield point (LYP)steel has a narr ower2range of strength fluctuati on,better el ongati on,l ower cost and easier maintenance com2 pared with conventi onal steels,it has obvi ous advantages when used t o manufacture anti2seis m ic structural parts.Fi2 nally it becomes a ne w type of steel dra wing more and more attenti on as a kind of quake resistant material.I n this ar2 ticle,p r operties and advantages of LYP steel are intr oduced,t ogether with its devel opment hist ory,current situati on and market p r os pects.Keywords:l ow yield point(LYP)steel;earthquake resistant design;steels for earthquake resistance;earth2 quake resistant energy dissi pati on(ERE D)0　前言地球上每年有数百万次的地震发生。

极低屈服点钢材在耗能减震控制中的应用

刚Ｔ矾
ｏＦＩＩＡＬｏＷ Ⅷ 】胍
ＥＲＨＡＴＩＴＯＯＴＯＡＴＱＵＫＥＭＩＧＡＩＮＣＮＲＬ
ＬＵＲｉ，Ｌ，ｈｎ＇ＩｕＩＹｕｓｕ１
（．ｃｏｌｆｉｌｎｉｅｎ，ＮｒｅｓＦｒｔｎｖｒｔ，Ｈｒｉ１０４，ｈｎ；１ＳｈｏｏｖｇｅｒｇｏｈａｔｏｅｒＵｉｓｙａｂｎ５００ＣｉＣｉＥｎｉｔｓｙｅｉａ
塑性变形能力以吸收大量的地震能量。可通过两种途径达
到以一目的：Ｉ－一方面不断改进阻尼器的形状尺寸及阻尼器和主体结构连接部位构造措施，在不改变阻尼器材性的基础上
提高耗能能力；另一方面使制作阻尼器的钢材具有屈服强度
低、强度稳定、变形能力强的特点。基于以上需求，国外钢铁
２ＩｔｔｏＥｇｅｎｅｈｎｓＣｉｉｏｇａＢｒｕＨｒｎ１０８，ｈ）．ｓｔｅｆｎｉｅｇＭｃａｉ，ｈａＳｓｌｉｌｕａ，ａｉ５００Ｃｉｎｉｎｒｕｉｃｎｅｍｏｃｅｂａｎ
Ａｂ眦ｔＴｉａｅｎｒｄｃｓｔｅｍａｕａｔｒｒｃｓａｄｍｅｈｎｃｈｒｃｅｓｏｌａｌｗｙｅｄ：ｈｓｐｐｒｉｔｕｅｈｎｆｃｅｐｏｅｎｃａｉｓｃａａｔｒｆｕｔｏｉｌｏｕｓｒ
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５２
低
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建
筑
技
术
２０年第２（０６期总第１０１期）
极低屈服点钢材在耗能减震控制中的应用

低屈服点钢阻尼器在高速铁路简支梁桥中的应用研究

端的转角功能，而水平反力及水平位移则由减震榫支
撑和控制。地震作用时，通过钢材良好的塑性变形能
础都偏重于刚度的考虑。或者说，高速铁路桥梁沿用
了传统铁路桥梁普遍采用的重力式桥墩，这种桥墩造价低，与我国当前的经济发展水平相当。
中图分类号：Ｕ４４３．３６文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３ — １９９５．２０１３．０６．０４
该装置的特点在于引入了国际上先进的“ 支座功
１高速铁路桥梁用低屈服点钢减震榫
收稿日期：２０１３ — ０２ — １５；修回日期：２０１３－０３ — ２０
（中铁第一勘察设计院集团有限公司桥隧处，陕西西安７１００４３）
摘要：高速铁路简支梁桥应用低屈服点钢阻尼器，可以大幅度提高结构的抗震性能。选择三种墩高的典
型高速铁路简支梁桥为研究对象，进行了罕遏地震下设置减震榫时的非线性时程反应分析及不设置减震榫时的线性时程反应分析。研究结果表明，减震榫有优异的减震性能，应用该装置可以大幅提高桥梁的抗震性能，解决了我国高速铁路桥梁刚度大，配筋率低，难以出现塑性铰的技术难题。关键词：低屈服点钢减震榫高速铁路简支梁桥减震效果

低屈服点钢典型工程应用案例

低屈服点钢典型工程应用案例那咱就来说说低屈服点钢的典型工程应用案例哈。

一、抗震建筑中的应用。

1. 故事的开始。

想象一下，有个处在地震多发区的大城市要盖好多高楼大厦。

这时候呢，低屈服点钢就闪亮登场啦。

比如说在建筑的结构阻尼器里，它可是个大明星。

阻尼器就像是大楼的减震神器。

低屈服点钢在阻尼器里，当地震波来晃大楼的时候，它就开始发挥自己独特的本事了。

2. 工作原理。

低屈服点钢屈服强度低呀，所以它很容易变形。

地震一来，它就先屈服变形，就像一个很柔软的缓冲带一样。

把地震传来的能量给吸收掉一部分，这样大楼其他结构受到的冲击力就小多啦。

就好比一群人在推一个大箱子，如果有个软垫子先挡住一部分推力，那箱子就不会被推得那么猛啦。

有个实际的例子呢，在日本的一些高层公寓建筑里。

日本地震多嘛，他们就在建筑结构里大量使用了低屈服点钢做的阻尼器。

这些公寓在经历了几次比较大的地震之后，虽然周围有些老建筑都受损了，但是这些用了低屈服点钢阻尼器的公寓还能基本保持完好，里面的居民可安全了呢。

二、桥梁工程中的应用。

1. 桥梁的挑战。

咱们再看看桥梁。

桥梁每天要承受各种车辆跑来跑去的压力，而且有的地方还有风荷载、温度变化等影响。

低屈服点钢在桥梁的一些关键部位就有用武之地啦。

比如说在桥梁的支座部位。

2. 支座里的作用。

支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要部件。

低屈服点钢在支座里，就像一个灵活的小关节。

当桥梁因为温度变化而伸缩的时候，低屈服点钢能够很容易地发生变形来适应这种伸缩。

就像人的关节一样，冷的时候会缩一点，热的时候会伸一点，低屈服点钢在支座里就能让桥梁在不同的环境条件下都能舒舒服服地待着。

像美国的金门大桥，在一些后期的维护和改进工程中，就在支座的部分采用了低屈服点钢相关的技术。

这样就提高了桥梁在复杂环境下的稳定性和耐久性，让这座大桥能够继续稳稳地横跨在海上，让无数车辆安全通过。

三、工业建筑中的应用。

1. 工业建筑的特殊需求。

在那些大型的工业厂房里，有很多大型的机械设备在运行。

低屈服点钢应用技术

目次1 总则（1）2 术语和符号（2）2.1 术语（2）2.2 符号（3）3 材料及设计指标（6）3.1 材料及选用（6）3.2 设计指标（7）4 基本规定（10）4.1 一般要求（10）4.2 结构分析（11）4.3 连接与节点（12）5 屈曲约束支撑（13）5.1 形式与构造（13）5.2 受力性能要求（13）5.3 节点计算（15）5.4 制作、安装、验收和维护（15）6 钢板剪力墙（17）6.1 一般要求（17）6.2 非加劲低屈服点钢板剪力墙（19）6.3 加劲低屈服点钢板剪力墙（24）6.4 构造要求（25）6.5 制作、安装、验收和维护（25）7 其他类型消能器（26）7.1 一般要求（26）7.2 其他类型消能器的技术性能（27）7.3 主体结构设计（28）7.4 连接与构造（29）7.5 制作、安装、验收和维护（30）本规程用词说明（31）引用标准名录（32）附：条文说明（暂时置于每条条文之后）（34）1总则1. 0. 1为在低屈服点钢的结构工程应用及设计、制作、检验中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，并充分发挥低屈服点钢在延性和耗能方面的显著优势，制定本规程。

条文说明：无。

1. 0. 2本规程适用于抗震设防烈度为6、7、8和9度地区采用低屈服点钢的新建建筑结构和既有建筑结构抗震加固的抗震及消能减震设计、施工、验收和维护。

抗震设防烈度大于9度地区及行业有特殊要求的工业建筑，其消能减震设计应按有关专门规定执行。

条文说明：本条与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011中条文（1. 0. 3）的规定一致；1. 0. 3按本规程设计与施工的新建低屈服点钢消能减震结构，其抗震设防目标应满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和现行行业标准《建筑消能减震技术规程》JGJ 297的要求；既有建筑结构采用低屈服点钢进行消能减震加固时，抗震设防目标还应满足现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023的规定。

低屈服点钢在建筑抗震设计中的应用

ｎｌｔｅｏｓａｎｗｔｐｆｓｅｌｒｗｎｒｄｍｏｅａｔｎｉｎａｉｄｏａｅｒｓｓａｔｔｒ１ｎｔｉ－ａｌｉｂｃｍｅｅｅｏｅａｇｍｏａｒｔｔａｋｎｆｙｙｔｄｉｅｎｅｏｓｕｑｋｉｔｅｉ．Ｉｈｓａｅｎｍａａｒ
ｔｎｅｅｇｉｉｔｎ（ＲＤ）ｈｓｂｃｍｅｄｏａｔｕｋｓｔｔｅｉ．ｈｅｍｃｃｎｏｓｃｒｒａｔｎｒｄｓｐｉＥＥｙｓａｏａｅｏｅａｔｎｆｒｑａｅｒｉａｓｒｅｈｅｓｎｄｇＴｅｓｉｉｏｔｌｔｔｅａｎｓｒｒｕｓｅｕ
ｐｒｄｗｔｏｖｎｉｎｌｓｅｓ，ｉａｂｉｓａｖａｔｇｓｗｈｎｕｓｄｔａｕａｔｒｔ—ｅｓｃｓｒｃｕａａｔ．－ａｅｈｃｎｅｔｏａｔｅｌｔｈｏｖｏｕｄｎａｅｅｅｏｍｎｆｃｕａｉｓｉｍｉｔｔｒｌｐｒｓＦｉｉｓｅｎｕ
史、状及市场前景。现
关键词：屈服点钢；震设计；震用钢；能抗震低抗抗消中图分类号：Ｕ５．文献标识码：文章编号：０８— ７６２０）２— ０９— ４Ｔ３２１Ｂ１００１（０７００００
（Ｙ）ｓｅｈａｏｅ— ｇｆｔｎｈｆｃｕｔｎｅｔｌｇｔｎｌｅｏｔｎａｉｉｅａｃｏ — ＬＰｔｌａａｎｒｗｒｒｅｏｓｅｇｕｔａｏ，ｂｔｒｏａｉ，ｏｒｓａｄｅｅｍａｔｎｅｃｒｅｓｒｎａｒｔｌｉｅｅｎｏｗｃｓｒｎｎｎ

低屈服点钢在结构振动与控制中的应用研究

低屈服点钢在结构振动与控制中的应用研究
王威;吕西林;徐崇恩
【期刊名称】《结构工程师》
【年(卷),期】2007(023)006
【摘要】低屈服点钢的力学特点是易屈服,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的能量,因而被利用来制造不同类型和构造的阻尼器.基于对几种应用前景看好的低屈服点钢阻尼器的构造与性能的分析与归纳,着重介绍了开孔式加劲阻尼器HADAS的最新试验研究进展,并举例说明了该阻尼器在实际工程中应用情况,可看出HADAS能有效提高建筑物的消能减震能力,达到抗震设防要求.
【总页数】7页(P83-88,93)
【作者】王威;吕西林;徐崇恩
【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;西安建筑科技大学土木工程学院,西安,710055;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上
海,200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TU3
【相关文献】
1.低屈服点钢在结构耗能减震中的应用 [J], 万泽青;刘平
2.极低屈服点钢在密肋壁板结构中的减震控制研究 [J], 田洁;颜智超;卢俊龙
3.低屈服点钢阻尼器在高速铁路简支梁桥中的应用研究 [J], 倪燕平
4.低屈服点钢防屈曲支撑在桁架结构中的减震研究 [J], 王秀丽;梅凤军;李鹏博
5.低屈服点中心支撑钢框架结构基于目标性能4和性能3下的抗震设计 [J], 郭军忠;丁琪
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低屈服点钢在结构振动与控制中的应用研究

印ｐｉａｉｎｒｓｎｒｄｃｄ，ＩｓｓｏｈａｈｌｃｔｏｓｗｅｅａｏｉｔｏｕｅｌｔｗａｈｗｎｔｔｔｅＨＡＤＡＳｃｎｅｅｔｖｌｉｓｐｔｈａｔｑｋｎｒａｆｃｉｅｙｄｓｉａｅｔｅｅｒｈｕａｅｅｅ－ｇｎｌｗｅｂｉｉｇｆｌｏｆｒｉｇｔｈｅｓｉｍｉｏｅＹａｄａｏｔｕｌｎｕｌｃｎｏｎｏｔｅｓｃｃｄ．ｌｈｄｙｍＫｅｗｏｄｌｗｉｌｏｎｔｅ，ｄｍｐｒｙｔｒｓｓ，ｖｂａｉｎ，ｃｎｒｌｙｒｓｏｙｅｄｐｉｔｓｅｌａｅ，ｈｓｅｅｉｉｒｔｏｏｔｏ
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第２３卷第６期２００７年１２月
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Ｖｏ．３，Ｎｏ．１２６Ｄｅ．２７ｃ００
ＳｒｃｕａＥｎｉｅｓｔｕｔｒｌｇｎｅｒ
低屈服点钢在结构振动与控制中的应用研究
ｓｄｎｔｅｄｍｐｒｆｏｅＡｄｎａｐｎｎｔｎｓｗｓｅｈｔａｙｉｔｄｃｄａｄｉｎｎｅｎｔｙｏａｅｌｄｉｇＤｍｉｇＡｄＳｉｅｓａｍｐａｃｌｒｕｅ，ｓｇｅｒｇｕｈｏＨｆｉｌｎｏｎｔｅｉｉ
ＡｂｔａｔＬｏｙｅｄｓｅｌｃｎｕｉｉｅｉｓｌｌｓｉ — ｌｓｉｅｏｍａｉｎｔｉｓｐｔａｇｕａｔｔｙａｃｅｒｓｒｃｗｉｌｔｅａｔｌｚｔｅｆｅａｔｃｐａｔｃｄｆｒｔｏｏｄｓｉａｅｌｒｅｑｎｉｄｎｍｉｎｅ－ｙｇ．ＴｈｒｆｒＹｅｅｏｅ，ｍａｙｄｆｅｅｔｔｐｆｌｗｉｌｔｅｙｔｒｔｃｄｍｐｒｈａｅｂｅｄｎｖｌｐｄｉｎｉｒｎｙｅｏｏｙｅｄｓｅｌｈｓｅｅｉａｅｖｅｎｍａｅａｄｄｅｅｏｅｎＡ—

低屈服点钢在结构耗能减震中的应用

ｅｇｉｅｒｎａｔｃ．ｎｎｅｉｇｐｒｃｉｅ
ＫＥＹＯＲＤＳ：ｏｙｉｌｐｉｔｓｅｌｈｙｓｅｒｔｅｅｆｍａｅ；ｍｉｓｅｌｄａｐｅ；ｕｎｎｄｅｂａｅｔｅａｔｈｅｒＷｌｗｅｄ Байду номын сангаас ｎｔｅ；ｔｅｉｐｒｏｒｎｃｌｔｅｍｄｒｂｏｄｒｃ；ｓｅｌｐｌｅｓａ
ｈｎｅｏｎｓａｅａａｙｅ．Ｔｈｓａｅｏｌｂａｕｂｅｏｈｒｍｏｉｎｆｔｅｌｗｉｌｐｉｔｔｅｓｎｉｇｄｊｉｔｒｎｌｚｄｉｐｐｒｃｕｄｅｖｌａｌｆｒｔｅｐｏｔｏｈｏｙｅｄｏｎｓｅｌａｄｏ
抗击８级以上地震波的侵袭。低屈服点钢的化学成
Ｗａ１１
１低屈服点钢概述
特点。
表１钢材的力学性能
“ 水准、阶段” 三二的传统抗震设计方法，主要依
靠结构构件屈服后的塑性变形和滞回耗能来耗散地
震能量。这种设计的不足在于由于地震作用的随机性，其对结构的破坏程度可能会远远超出设计人员
的预料，严重破坏的主体结构构件修复十分困难，修
复费用也大大增加。为了解决这一问题，程抗震工领域开始重视依靠消震阻尼装置的主动变形来吸收
地震能量的耗能减震设计形式。

极低屈服点钢在密肋壁板结构中的减震控制研究

ｕｎｄｅｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｅａｒｔｈｑｕａｋｅｗａｖｅｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉ — ｒｉｂｂｅｄｓｌａｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ＭＲＳＳ）ｉｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｕｃｒｔｕｒｅｗｉｔｈｓｐｅｃｉｉｆｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｔ
ｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｐｒｅｆａｂｉｃｒａｔｅｄｍｕｌｔｉ－ｉｂｒｂｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗａｌｌｓｌａｂ，ｃａｓｔ－ｉｎ — ｐｌａｃｅｌｆｏｏｒｓｌａｂａｎｄｃａｓｔ－ｉｎ — ｓｕｉｔｃｏｎｃｅａｌｅｄｏｕｔｅｒｆｒａｍｅ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂａｓｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｃｏｎｓｔｕｃｒｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭＲＳＳ，ｔｈｅｕｌｔｒａ — ｌｏｗｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｐａｎｅｌｓｗｅｒｅｕｓｅｄｉｎｍｕｌｔｉ — ｉｒｂｂｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗａｌｌｓｌａｂｓ．Ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍｕｌｔｉ — ｉｒｂｂｅｄｓｌａｂｓｔｕｃｒｔｕｒｅｓｕｓｉｎｇｕｌｔｒａｌｏｗｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｗａｓｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｔｉｍｅ－ｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆａＭＲＳＳａｓｅｉｓｍｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ

低屈服点钢防屈曲支撑在桁架结构中的减震研究

见，这种结构具有良好的经济价值和实际意义。
关键词防屈曲耗能支撑；时程分析；钢桁架；减震性能
中图分类号：ＴＵ３９１
文献标志码：Ａ
文章编号：１００４ — ０３６６（２０１５）０５ — ０８０～０５盖结构通过三向固定铰支座与下部结构相连，是由１９榀平面桁架通过正交和斜交的架
钢筋混凝土框架混合结构体系，其中
２防屈曲支撑的布置及参数选择
２．１防屈曲支撑布置位置及形式
下部结构形式钢筋混凝土框架结构，上部结构形式为大跨度及大悬挑钢桁架屋盖结构，大跨度区域楼盖结构采用钢梁＋ＳＲＣ柱及ＳＲＣ梁柱体系。钢屋
型如图ｌ所示。
防屈曲耗能支撑体系的设计和分析提供参考。
ｌ工程背景
我们以敦煌文化论坛国际会议中心为背景，对其中的２号楼结构进行研究，２号楼为结构形式复
图１结构整体模型
Ｆｉｇ．ＩＯｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌ
（１．兰州理丁大学空间结构研究所，甘肃兰州７３００５０；２．兰州理大学西部土木Ｔ程防灾减灾教育部Ｔ程研究中心，甘肃兰州７３００５０；３．中国北车唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山０６３０３５）

两边连接低屈服点钢板剪力墙理论分析与试验研究开题报告

两边连接低屈服点钢板剪力墙理论分析与试验研究开题报告一、选题背景随着地震频率的增加和灾害的严重性，抗震性能已成为建筑结构设计的重要问题之一。

钢板剪力墙是一种具有高抗震性能的结构体系，其具有刚性高、抗震性能良好等特点，可在抗震性设计中得到广泛应用。

近年来，在结构设计中，一些研究学者开始加入钢板连接技术。

低屈服点钢板连接技术利用了钢的高强性质，优化了结构性能，并在地震后能较快地回复原来的性能。

此外，低屈服点钢板连接技术不仅能够增加结构的稳定性和强度，而且能够提高结构的耐久性和减震性，使得结构体系的抗震性能更加出色。

本研究旨在对两边连接低屈服点钢板剪力墙进行理论分析和试验研究，探究其在抗震性设计中的应用效果。

二、研究内容1.了解低屈服点钢板连接技术的发展历史以及其在结构设计中的应用情况。

2.在理论分析部分，使用有限元软件分析两边连接低屈服点钢板剪力墙的受力特点，得出其受力性能曲线。

3.在试验研究部分，搭建两边连接低屈服点钢板剪力墙的试验平台，进行静力试验和地震模拟试验，探究其在不同载荷下的受力性能。

4.通过对试验数据的分析和对比，验证理论分析的准确性和可行性，得出结论并对该结构体系在实际应用中的优化提出建议。

三、研究意义1.通过理论分析和试验研究，深入了解两边连接低屈服点钢板剪力墙的受力特点和抗震性能，为该结构体系在实际应用中提供理论基础和工程参考。

2.掌握低屈服点钢板连接技术的优点和应用效果，为结构设计提供新思路和新技术手段，促进结构设计的发展。

3.为提高建筑结构的抗震性能，保障人民生命财产安全，做出积极贡献。

四、研究难点与预期成果研究难点：两边连接低屈服点钢板剪力墙的理论分析和试验研究难度较大，需要借助先进的试验设备和理论分析手段。

预期成果：从理论和实验两方面深入探究两边连接低屈服点钢板剪力墙的受力特点和抗震性能，得出该结构体系在实际应用中的优化方案和一系列可行建议。

低屈服点钢应用技术

条文说明：无。

抗震设防烈度大于9度地区及行业有特殊要求的工业建筑，其消能减震设计应按有关专门规定执行。

低屈服点钢在结构抗震方面的应用

低屈服点钢在建筑结构抗震中的应用摘要：随着钢结构建筑抗震设计水平的进步,耗能抗震设计已成为建筑抗震的一个发展方向。

低屈服点钢具有良好的塑韧性和低达100 MPa的屈服强度,并具有较狭窄的强度波动范围,而且成本低、易维护更换,在抗震构件的制造应用中具有显著的优势,从而成为建筑抗震材料中越来越受到重视的新钢种。

本文介绍了抗震用低屈服点钢的性能、国内外的研究现状、国内研究中存在的问题以及结论与展望。

关键词：低屈服点钢；抗震；钢板剪力墙；阻尼器0引言全世界每年均有上百万次的地震发生，我国也是地震多发国家，二十世纪以来，六级以上的地震接近800余次[1]，造成巨大的人员伤亡和财产的损失。

地震的灾害引起了人们对于建筑抗震问题的关注，建筑结构的抗震设计日益重视。

传统的建筑结构设计是依靠柱和梁的塑性变形来吸收地震能的,日本神户大地震后人们发现了这种设计的缺陷,因为地震结束后,严重损坏的柱梁主体结构很难修复。

随着建筑物抗震技术的发展及对抗震机理的深入分析，同时也为了解决这个问题，耗能抗震[2]成为抗震技术的一个发展趋势。

耗能减震技术通过消能阻尼器吸收地震能量[3]。

地震时，这些抗震装置先于其他结构承受地震荷载作用，并首先发生屈服，靠反复载荷滞后吸收地震能量，保护主体结构及建筑的安全。

自从日本新日铁于1995年开发成功一种新型低屈服点钢用于制造这种抗震消能阻尼装置，同时开发成功了一种抗震阻尼装置并取得了专利权。

低屈服点钢由于其具有比其他结构件更低的屈服强度和抗拉强度,并且屈服点波动范围很窄,具有良好的低周疲劳抗力已经在抗震领域得到了越来越广泛的应用。

1低屈服点钢一般地, 我们把材料屈服强度Fy=100～165MPa的钢材定义为低屈服点钢[4]。

采用这种材料的钢板墙、阻尼器等隔震消震结构能够较早地屈服并极大地消耗吸收能量。

此外,低屈服点钢可焊性好并且屈服点波动范围很窄, 具有良好的低周疲劳抗力[5]。

试验表明低屈服点钢具有优越的伸长率和后屈服阶段显著的应变硬化性能。

低屈服点钢材及结构构件研究进展

卫璇，等：低屈服点钢材及结构构件研究进展
低屈服点钢材及结构构件研究进展术
卫璇杨璐施刚李永吉
（１．北京工业大学建筑工程学院，北京１００１２４；２．清华大学土木工程安全与耐久部重点实验室，北京１０００８４）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｄｕｅｔｏｔｈｅｕｎｉｑｕｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｌｏｗｙｉｅｌｄｐｏｉｎｔｓｔｅｅｌｈａｓｂｅｅｎｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒｅｓｅａｒｅｈｅｓ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｍｅｍｂｅｒｓｏｆ１００，１６０ａｎｄ２２５ＭＰａｇｒａｄｅｌｏｗｙｉｅｌｄｐｏｉｎｔｓｔｅｅｌｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｔａｔｉｃｔｅｎｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｎｄｅｒｓｔａｔｉｃｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ，ｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｍｅｍｂｅｒｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｙｉｅｌｄｐｏｉｎｔｓｔｅｅｌｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｓｈｏｕｌｄｉｎｃｌｕｄｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｌｏｗｙｉｅｌｄｐｏｉｎｔｓｔｅｅｌａｎｄｆｏｒｍｉｎｇａｃｏｍｐｌｅｔｅｄｅｓｉｇｎｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｍｅｍｂｅｒｓｔｏｐｒｏｍｏｔｅｉｔｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｌｏｗｙｉｅｌｄｐｏｉｎｔｓｔｅｅｌ；ｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

基于多目标拓扑优化的复合低屈服点钢阻尼器减震性能分析

第37卷第8期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.37 No. 8 2018基于多目标拓扑优化的复合低屈服点钢阻尼器减震性能分析何浩祥;’2,王小兵;，张小福1(1.北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京100124;2.首都世界城市顺畅交通北京市协同创新中心，北京100124)主商要！鉴于传统低屈服点钢板阻尼器屈服点较高且不能调控的缺点，提出了由低屈服点钢板和普通钢板组合的复合低屈服点钢板阻尼器。

提出包括边缘镂空、内部镂空和椭圆镂空等三种钢板阻尼器的新型镂空形式，并将“最大刚度”和“满应力状态”同时作为优化目标，通过交替优化方法对不同镂空形状进行拓扑优化，获得最优形状;对不同形式的复合钢板阻尼器进行有限元数值计算，计算结果表明内部优化模型阻尼器和边缘优化模型阻尼器初始刚度较大、滞回曲线饱满且无应力集中现象。

对不同材料配比的两种优化模型阻尼器进行了数值模拟，验证提出的复合钢板阻尼器的屈服点具备可调性;对装有两种优化模型阻尼器的框架整体抗震减震能力进行了仿真分析，结果表明边缘优化模型阻尼器耗能能力更优越，适合应用。

关键词！金属阻尼器;低屈服点钢;满应力;拓扑优化;耗能中图分类号：TU391 文献标志码：A D O I ： 10. 13465/j. c n k i. jvs. 2018. 08. 025Seismic performance of compound low yield point damper based on multi-ttirgettopology optimizationHE Haoxiang1，2,WANG Xiaobing1, ZHANG Xiaofu1(1.B e ijin g Key Lab o f E arthquake E ngine erin g and S tru ctu ra l R e tro fit，B e ijin g U n ive rsity o f T e ch n o lo g y, B e ijin g12. B e ijin g C ollaborative Inn ovatio n C enter fo r M e trop olitan T ra n sp o rta tio n，B e ijin g100124，C h in a)Abstract:In view of t l i e disadvantages of t l i e t r a d i t i o n a l low yield point s t e e l plate dampers w i t l i high yield point and inadequate adjustability, a compound low yield point s t e e l plate damper was presented，a yield point s t e e l plates a nd common s t e e l plates.Three kinds of newhollow shape s t e e l plate dampers were presented，which include boundary hollow，i n t e r i o r hollow，and el li p s e hollow.The “maximum r i g i d i t y”and “f u l l s t r e s s s ta te” were used as the new optimization objectives.The topology optimization of d i f f e r e n t hollow shapes was performed bythe alternating optimization method t o obtain the optimal shape.Finite element calculation of diferent plate damper was carried o ut. The r e s u l t s showthat the i n i t i a l s t i f f n e s s of the boundary optimization damper and i n t e r i o r optimization damper i s lager,the hysteresis curves are f u l l and the s t r e s s i s homogeneous.The kinds of optimization model dampers with d if f e r e n t material r a t i o s and di f f e r e n t was carried out.The yield point of compound s t e e l p late dampers can be regulated.The o verall seismic capacity of the frame struct ure w i t i i these two kinds of o ptimization model dampers was simulated and analyzed.I t i s evident t hat the boundary optimization model damper has be tter energy dis sipation capacity.K e y w o r d s：metal d amper； low yield point steel; f u l l s t r e s s state;topology optimization; energy dissipation在强震和强风作用下的建筑结构应具有足够的抗力和耗能能力才能够避免发生严重破坏。

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ＳｔｍｃｔｕｍｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓＶ０１．２３，Ｎｏ．６
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图７低屈服点钢阻尼器安装于间柱中间
４）安装于普通钢支撑上的开孔加劲阻尼器加劲阻尼耗能装置是由数块相互平行的不同形状的的钢板（矩形、ｘ形、三角形、开孔形等）和定位装置组合而成，一般安装在人字形支撑顶部和框架梁之间，在地震作用下，由于框架层问顶部和底部的水平运动而引起阻尼装置相对变形，使钢板弯曲屈服产生弹塑｜生滞回变形来消耗地震能量一１。

台湾学者陈清祥∽－１叫等人研制出了图８所示的开孔式耗能装置（ＨＡＤＡｓ），每片软钢片（消能片）中间菱形开孔（为了防止应力集中采用导角），与上下连接采用焊缝连接，采用的软钢片数量一般由设计所需要的初始刚度（或所需设计阻尼力）来确定。

图８ＨＡＤＡＳ阻尼器的构造示意图
３开孔式加劲软钢阻尼器（ＨＡＤＡＳ）的试验研究
ＨＡＤＡｓ软钢阻尼器以其构造简单、性能稳定、滞回耗能突出而备受关注，在工程上也取得了一定应用。

ＨＡＤＡＳ阻尼器是一种位移相关型的软钢阻尼器，能增加结构的阻尼和刚度，并为结构增加一道抗震防线。

一般配合支撑形式布置在层间，而不承担竖向荷载作用；在地震或风作用下，结构发生层问变形时，阻尼器发挥滞回耗能作用。

在阻尼器变形前，主要增加结构刚度可将阻尼器作为结构构件的一部分。

当阻尼器变形超过屈服位移时，软钢屈服，产生的阻尼力增长缓慢甚至几乎不增长，此时阻尼器提供的刚度较小，主要为结构增加阻尼，同时滞回消耗大量能量。

图９一图１４为台湾学者陈清祥、潘琪等创办的公司与同济大学合作，针对上海移动万荣局大楼检测加固所进行的阻尼器试验的一些照片。

该阻尼器在同济大学土木工程防灾国家重点实验室进行了低周反复拟静力性能试验，滞回曲线见图１５。

从图１５中可以看出ＨＡＤＡＳ阻尼器的塑性很好，并可获得较高的初始刚度。

在设计分析软件Ｓａｐ２０００中，可以采用Ｍａ）（ｗｅｌｌ模型、Ｋｅｌｖｉｎ模型、塑性（ｗｅｎ）模型、多线性模型等多种非线性模型来模拟各种类型的阻尼器。

对金属阻尼器一般采用ｗｅｎ模型，如图１６所示。

该模型通过设置有效刚度、初始刚度、屈服强度、屈服后刚度比以及屈服指数（及双线性转折处的曲率）等参数对金属阻尼器的本构关系进行很好的模拟ｎ０Ｉ。

图９开孔加劲阻尼器实物照片
图１０
阻尼器试验加载底座为内嵌钢板钢筋混凝土结构
・文献综述・结构工程师第２３卷第６期
图１１试验中的计算机数据显示照片
图１２试验中阻尼器的侧移变形照片
图１３第１个开孑Ｌ加劲阻尼器试验破坏照片图１４第２个开孔加劲阻尼器试验破坏照片
图１５ＨＡＤＡｓ阻尼器滞回曲线
图１６ｓａｐ２０００软件中ｗｅｎ非线性元件模型
４利用开孔式加劲阻尼器进行结构振动与控制的实际工程应用举例
加劲阻尼装置在结构中提供结构附加刚度和阻尼，在建筑结构的抗震机制中，主要利用加劲阻尼耗能装置的弹塑性变形来吸收、耗散地震释放的能量。

加劲阻尼装置是应用最广泛的耗能器之一。

下面列举２个应用开孔加劲阻尼装置的实际工程。

４．１ＨＡＤＡＳ在西安长乐苑招商局广场４号楼抗震加固中的应用
西安长乐苑招商局广场４号楼为商务和住宅用楼，结构体系为现浇部分框支剪力墙结构，基础为钢筋混凝土桩筏基础，地上２１层，部分突出２４层。

该楼经中国建筑科学研究院工程抗震研究所鉴定后不满足８度抗震设防要求，须进行抗震加固。

根据西安长乐苑招商局广场４号楼结构抗震报告说明，该结构框支层框架部分抗震级数划分不满足规范要求、结构在地震作用下易产生扭转
效应造成破坏，框架和剪力墙整体设置不满足最。