新型摩擦阻尼器在建筑结构抗震的应用

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摩擦阻尼器减振参数最优化研究及在摩擦阻尼支撑框架中的应用

摩擦阻尼器减振参数最优化研究及在摩擦阻尼支撑框架中的应用

摩擦阻尼器减振参数最优化研究及在摩擦阻尼支撑框架中的应用摩擦阻尼器在减振方面的应用主要通过消耗振动能量来实现。

这种消
耗主要通过摩擦力将振动能量转化为热能。

在具体的应用中,摩擦阻
尼器可以作为支撑结构的一部分,通过优化参数提高其减振效果。

关于摩擦阻尼器的减振参数优化,可以考虑以下几个方面:
1. 摩擦材料的选择:选择具有高摩擦系数、高耐磨性的材料,如铜基
合金、高分子材料等。

2. 阻尼层的厚度:增加阻尼层的厚度可以提高其对振动能量的吸收能力,从而增强减振效果。

3. 阻尼器的形状:优化阻尼器的形状可以改善其与建筑结构的匹配度,提高减振效率。

4. 附加质量:增加附加质量可以增加阻尼器的惯量,从而改变其自振
频率,优化减振效果。

在摩擦阻尼支撑框架中的应用方面,可以利用摩擦阻尼器作为支撑结
构的一部分,通过优化参数提高框架的减振效果。

同时,可以利用摩
擦阻尼器的可重复使用性,部分取代一些需要更换的减震器,降低维
护成本。

此外,在建筑结构的抗震工作中,摩擦阻尼器能够很好地应用。

它通过将建筑物的振动能量转化成热能,从而达到减轻结构振动响应的目的。

为了更好地发挥摩擦阻尼器的减震效果,可以将其振动频率调整至主结构频率附近,改变结构共振特性,以达到减振的作用。

摩擦阻尼器

摩擦阻尼器

摩擦阻尼器在工程结构中的研究与应用1史春芳,徐赵东,卢立恒东南大学土木工程学院,江苏南京(210096)E-mail:Shichunfang998@摘要:摩擦阻尼器是一种耗能性能良好、构造简单、制作方便的减震装置。

本文概述了摩擦阻尼器的种类、构造以及减震原理,介绍了摩擦阻尼器的力学模型和结构分析方法。

摩擦阻尼器在实际中得到了大量的工程应用,本文简述了摩擦阻尼器在云南省洱源县振戎中学教学楼和食堂楼中的应用,以及在东北某大楼加固中的应用。

关键词:摩擦阻尼器,耗能减震,计算模型,分析方法中国分类号:P315.9661.引言传统的抗震方法是通过结构本身的塑性变形来耗散地震能量,其实质就是把结构本身及构件作为“消能”元件,这样必然使结构产生不同程度的损坏,甚至产生严重的破坏和倒塌。

结构控制,通过在结构上设置控制装置,由控制机构和结构一起来抵御地震等动力作用,使结构的动力反应减小。

在结构上附加耗能减震装置的减震方法是结构被动控制的一种。

摩擦阻尼器作为一种耗能装置,因其耗能能力强,荷载大小、频率对其性能影响不大,且构造简单,取材容易,造价低廉,因而具有很好的应用前景。

特别是在控制结构近断层地震反应和中高层结构地震反应方面有独特优势。

摩擦阻尼器对结构进行振动控制的机理是:阻尼器在主要结构构件屈服前的预定荷载下产生滑移或变形,依靠摩擦或阻尼耗散地震能量,同时,由于结构变形后自振周期加长,减小了地震输入,从而达到降低结构地震反应的目的。

2.摩擦阻尼器的种类、构造以及减震机理摩擦阻尼器的发展始于20世纪70年代末,随后为适应不同类型的建筑结构,国内外学者陆续研制开发了多种摩擦阻尼器,其摩擦力大小易于控制,可方便地通过调节预紧力大小来确定。

目前,研究开发的摩擦阻尼器主要有:普通摩擦阻尼器、Pall摩擦阻尼器、Sumitomo 摩擦阻尼器、摩擦剪切铰阻尼器、滑移型长孔螺栓节点阻尼器、T形芯板摩擦阻尼器、拟粘滞摩擦阻尼器、多级摩擦阻尼器以及一些摩擦复合耗能器。

建筑中摩擦阻尼器的工作原理

建筑中摩擦阻尼器的工作原理

建筑中摩擦阻尼器的工作原理摩擦阻尼器是一种常用于建筑物结构中的被动控制设备,用于减小或消除结构在地震等外力作用下的振动。

其工作原理主要基于摩擦力的产生和消耗。

摩擦阻尼器的结构通常由摩擦体和施加压力的装置组成。

最常见的摩擦体材料为钢材或铅铁。

施加压力的装置可以通过机械手段实现,例如通过拉杆、活塞、摇杆等方式施加预设的压力。

摩擦阻尼器通常安装在建筑结构的节点或者附属结构上。

当建筑结构受到地震或其他外力作用时,结构会发生振动。

这种振动会通过连接摩擦阻尼器的构件传递到摩擦体上。

由于施加的压力,摩擦体会产生摩擦力来阻止结构继续振动,从而消耗掉结构的振动能量。

具体来说,摩擦阻尼器的工作过程可以分为摩擦力产生和摩擦力消耗两个阶段。

首先是摩擦力产生阶段。

当结构发生振动时,连接摩擦阻尼器的构件会与摩擦体之间产生相对滑动。

根据摩擦力的数学模型,摩擦阻尼器的摩擦力与摩擦体之间的相对速度成正比。

因此,随着结构振动的加剧,摩擦阻尼器内摩擦体间的相对速度也会增加。

这样就会在摩擦体表面产生足够大的摩擦力,从而抵抗结构的振动,并将振动能量转化为摩擦热量。

接下来是摩擦力消耗阶段。

当结构振动减弱或停止时,摩擦体之间的相对速度也会减小。

在这种情况下,摩擦力会逐渐减小,从而释放出之前存储的摩擦热量。

这样,结构的振动能量就会逐渐被释放,从而使结构停止振动。

摩擦阻尼器在工程实践中的应用非常广泛。

它可以用于框架结构、支撑结构、悬挂结构等各种类型的建筑物和桥梁中。

通过调整摩擦体材料、施加压力和安装位置等参数,可以实现不同程度的振动控制效果。

此外,摩擦阻尼器还具有可调性和可恢复性,能够在地震过后恢复其初始状态。

总之,摩擦阻尼器通过利用摩擦力的产生和消耗来减小或消除结构的振动。

它在建筑结构中具有重要的应用价值,可以提高结构的抗震性能,保护人身财产安全。

黏滞阻尼器在框架结构抗震加固中的应用与研究

黏滞阻尼器在框架结构抗震加固中的应用与研究

黏滞阻尼器在框架结构抗震加固中的应用与研究摘要:近年来利用阻尼器对既有建筑结构进行减震加固得到了广泛关注。

本文建立了某实际4层框架结构的非线性模型,然后设置黏滞阻尼器(VFD),利用时程分析法对有、无控结构进行地震响应分析计算,得出该结构的耗能减震效果。

最后利用云图法,选取数条地震波对结构进行分析计算,对有、无控结构进行概率地震分析,通过对比概率需求模型、易损性曲线的差异分析黏滞阻尼器的耗能减震作用。

计算结果表明,通过对该结构设置若干VFD,结构的地震响应得到显著地减小,结构整体减震效果明显;有控结构的地震需求易损性曲线相较无控结构趋于平缓,表明VFD对该结构的耗能减震加固作用明显。

关键词:框架结构;黏滞阻尼器;非线性时程分析;云图法;结构概率地震需求分析耗能减震技术就是在结构的选定位置增设耗能装置,在小震作用下,耗能装置和结构一并处于弹性状态,可减小结构的地震响应,使结构主体处于安全范围,一旦出现大震,这些装置可以在结构破坏前率先达到屈服状态,来消耗大部分能量。

近年来利用耗能减震器对既有建筑结构进行减震加固得到了广泛关注。

1.消能减震的概念及耗能原理为了达到消震减能的目的,可以通过消能装置的安装来避免主体结构因地震能量而响应而造成的破坏,究其本质,消能减震技术是一种加固技术。

传统的抗震思路是进行“硬抗”,但却存在诸多的弊端问题。

而消能减震技术,则能够避免传统抗震加固的不足,通过“以柔克刚”的方式进一步达到抗震加固的效果。

从消能减震结构角度来看,其方式就是融入了减震控制思想,在原结构当中增加了消能减震装置,从而形成新的结构系统,图1对其进行了展现,通过图中资料的了解,无论是原结构还是消能减震装置,都是新结构系统的重要组成部分,并且在其中发挥了重要的作用。

相较于原结构而言,新结构系统在效能能力以及动力特征方面有自身的独特性,能够降低原结构承受的地震作用,这也是进行地震反应控制的一种有效方式,其目的是为了减少对主体结构造成的损害。

建筑结构的隔震、减振和振动控制

建筑结构的隔震、减振和振动控制

建筑结构的隔震、减振和振动控制摘要:为提高建筑物的安全性与稳定性,必须注重隔震、减振等方面的工作,实行标准化的管理,使其既能保证使用的安全,又能达到经济效益与社会效益的双赢。

通过对建筑结构隔震减振原理的研究,对隔震减振技术从被动控制,主动控制,半主动控制,混合控制等几个角度进行了详细的研究。

关键词:建筑结构;隔震;减振;振动;控制引言最近几年,由于人们对安全的认识不断提高,所以对建筑结构进行隔震、减振和振动的控制研究得到了很大的推广,经过几年的不断发展和改进,它已经可以很好的与实际的项目相融合。

随着国内高楼大厦数量的增加,人们对其结构的耐久性能、稳定性能等方面的需求越来越大,需要建造高质量的大厦。

因此,我们国家也应当强化这一领域的研究,提升我们国家的建筑水准,才能适应我们国家日益增加的人口以及日益提升的城镇化水平的刚需[1]。

1 隔震与减振的概况在中国,传统的房屋结构以“大震不垮”、“设防可修”、“小震不坏”为主的房屋抗震设计准则为主,该准则可在中小型震下较好地缓解房屋的局部损伤,但随着地震等级越大,该准则已无法保障房屋的安全,为此,必须探索新型房屋的抗震性能。

2 建筑结构的隔震、减振总体思路2.1 隔震的原理建筑结构的抗震设计是以隔震层为基础进行的,而建筑结构通常可以由三个层次组成,分别是:下部结构、隔震层和上部结构,这样的结构设计能够在地震时,从地底传来的震幅能够传递到隔震层,而隔震层能够很好的将地震所造成的损伤能量吸收,剩余的一小部分的损伤能量传输到上部结构中,在这种传输作用力下,建筑的上部结构会逐渐变化,逐渐对地震的破坏能力会有一种抗性,在再次发生地震时,在隔震层的作用下,上部结构也可以很好的消减地震所造成的损伤,呈现出一种弹性的状态,从而有效地增强了建筑结构的隔震性能。

2.2 减振的原理在建筑结构的抗震系统中,有一个消能减振结构构件,它主要是在建筑结构的抗侧力装置中,通过安装耗能构件,可以再一次实现消能阻尼,即在建筑结构遭受地震的侵蚀时,消能构件和消能装置,利用其弹塑性变形滞回能力,可以将地震地面段,在地下室上部建筑的投影出入口,通常选择室外台阶连接室外坡道的出入口。

建筑减震摩擦阻尼器的原理

建筑减震摩擦阻尼器的原理

建筑减震摩擦阻尼器的工作原理
一、原理
传统的抗震方法是通过结构本身的塑性变形来耗散地震能量,其实质就是把结构本身及构件作为“消能”元件,这样必然使结构产生不同程度的损坏,甚至产生严重的破坏和倒塌。

结构控制,通过在结构上设置控制装置,由控制机构和结构一起来抵御地震等动力作用,使结构的动力反应减小。

二、优点
在结构上附加耗能减震装置的减震方法是结构被动控制的一种摩擦阻尼器作为一种耗能装置,因其耗能能力强,荷载大小、频率对其性能影响不大,且构造简单,取材容易,造价低廉,因而具有很好的应用前景。

特别是在控制结构近断层地震反应和中高层结构地震反应方面有独特优势。

摩擦阻尼器对结构进行振动控制的机理是:阻尼器在主要结构构件屈服前的预定荷载下产生滑移或变形,依靠摩擦或阻尼耗散地震能量,同时,由于结构变形后自振周期加长,减小了地震输入,从而达到降低结构地震反应的目的。

三、构造
摩擦阻尼器主要包括中间钢板,两外侧钢板以及钢板之间的摩擦材料。

摩擦阻尼器是由中间钢板与摩擦材料之间的相对滑移产生摩擦力,将建筑物的振动能量转化成热能,从而达到减轻结构振动响应的目的。

四、优点
1、滞回曲线基本是矩形的,减震效果明显;
2、速度相关性、位移相关性小,性能稳定;
3、循环耐久性良好,不需要后期维护;
4、微小位移下也能产生阻尼力;
5、大震都也不会损坏,因此也不需要更换;
6、力学模型简单,结构减振分析和设计简便易行;
7、结构简单,成本较低。

粘滞抗震阻尼方案

粘滞抗震阻尼方案

粘滞抗震阻尼方案全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:粘滞抗震阻尼技术是一种新型的结构抗震措施,通过在建筑结构中添加粘滞阻尼器,有效地提高了建筑结构的抗震性能,减小了地震对建筑物的破坏程度,保障了建筑物及其中的人员财产的安全。

粘滞抗震阻尼技术的应用在建筑工程领域已经得到了广泛推广和应用,在许多高层建筑、桥梁、机场等工程中都得到了成功的应用。

粘滞抗震阻尼技术的原理是利用摩擦力和粘滞性来抑制建筑结构在地震中的振动,减小结构受力,从而提高结构的抗震性能。

粘滞阻尼器是安装在建筑结构中的一种特殊设备,它通过内部的粘滞性液体和可动部件来吸收结构振动能量,减小结构的振动幅度,起到减震的作用。

粘滞阻尼器的抗震效果与其材料、设计、安装等因素有关,合理设计和使用粘滞阻尼器可以有效提高结构的抗震性能。

粘滞抗震阻尼技术在实际应用中有许多优点。

粘滞阻尼器具有很强的耗能能力,能够有效地吸收结构振动的能量,减小结构受力,在地震发生时能够有效地减小结构的振动幅度,降低地震对建筑物的损坏。

粘滞阻尼器具有较大的位移能力,能够在大幅度地震作用下发挥作用,维持建筑结构的稳定。

粘滞抗震阻尼技术的成本相对较低,安装简便,对已建成的建筑也可以进行后期加固,具有很好的适用性和经济性。

第二篇示例:随着科技的不断发展和建筑技术的不断进步,粘滞抗震阻尼方案在建筑设计中扮演着越来越重要的角色。

粘滞抗震阻尼技术是一种利用特定材料的粘滞和变形特性来减少结构受地震作用时的振动幅度和减少结构的损伤程度的技术。

它是一种通过在结构中引入能吸收和转移振动能量的装置或材料,从而提高结构的抗震性能和减小地震对结构的影响的技术。

在许多地震频繁的地区,粘滞抗震阻尼技术已经成为建筑设计中的重要组成部分。

粘滞抗震阻尼技术的原理是利用粘滞性材料的内聚力和内摩擦力,通过将粘滞材料置于结构构件内部或外部,在地震作用下形成一种阻尼效应,减小结构的振动幅度,提高结构的抗震性能。

目前,粘滞抗震阻尼技术主要包括粘滞阻尼器、粘滞橡胶支座、粘滞剪力墙等几种形式。

摩擦阻尼器耗能减震的研究综述吴忠坤

摩擦阻尼器耗能减震的研究综述吴忠坤

摩擦阻尼器耗能减震的研究综述吴忠坤发布时间:2021-08-10T06:57:40.840Z 来源:《基层建设》2021年第15期作者:吴忠坤[导读] 地震灾害具有突发性和不可预测性,对结构进行抗震设计是有效的防震措施。

在实际工程中,利用附加阻尼器对结构进行被动控制成为工程中常用的减震方法广州大学土木工程学院广东广州 510006摘要:地震灾害具有突发性和不可预测性,对结构进行抗震设计是有效的防震措施。

在实际工程中,利用附加阻尼器对结构进行被动控制成为工程中常用的减震方法,该方法由于其经济有效而被越来越多的工程结构所采用。

其中,摩擦阻尼器由于其构造简单、价格低廉、耗能能力强,具有良好的发展前景。

本文从传统抗震方法和现代抗震理念对比分析了阻尼器在耗能减震中的优势,及摩擦阻尼器的种类、构造和减震原理。

关键词:抗震加固;消能减震;摩擦阻尼器一、引言地震是目前人类尚难以完全抗御的主要灾害之一,对人类的生命和社会财富造成了巨大的危害。

因此,对结构进行抗震设计尤为重要。

传统的抗震设计方法依靠构件的弹塑性变形来吸收地震能量,本质上就是把结构本身作为效能部件。

一方面这样不可避免地会对结构自身造成一定的损伤,甚至倒塌;另一方面随着建筑技术的发展,人们对于建筑的要求也越来越高,传统的抗震设计方法已无法满足现有的抗震理念。

合理有效的现代抗震措施是采取结构振动控制技术,即在结构上安装耗能装置,由结构和耗能装置共同耗能来抵御地震作用[1]。

而摩擦阻尼器作为一种耗能装置,其具有强大的能耗能力,负载的大小和频率对其功能影响不大,并且结构简单,材料选择简单,成本低廉,具有良好的应用前景。

特别地,在控制结构的近断层地震响应以及中高层结构的地震响应等方面都具有优势。

二、耗能减震的必要性近年来,随着建筑业发展的突飞猛进,建筑结构愈来愈朝着大跨度的方向发展,结构复杂化、多元化,也使得传统的消能减震方式变得难以满足结构的抗风抗震需求。

对于结构体系复杂,例如多层超高层结构,更加是一种挑战。

阻尼器的原理和作用高楼

阻尼器的原理和作用高楼

阻尼器的原理和作用高楼阻尼器是一种用来减振和控制结构物运动的装置,常见于高楼和桥梁等大型建筑物中。

其原理和作用主要体现在以下几个方面。

1. 阻尼器原理阻尼器主要利用了材料的阻尼特性和质量的变化来实现对结构物振动的控制。

其基本原理是通过吸收和消散结构物振动的能量,从而降低振动的幅度和频率。

常见的阻尼器有摩擦阻尼器、液体阻尼器和负质量阻尼器等。

2. 阻尼器的作用(1)减小结构物的振幅:在地震、风力或其他外力作用下,结构物会发生振动。

阻尼器的作用是通过吸收和消散振动的能量来减小结构物振幅,降低结构物的动态响应,保护结构物的安全。

(2)提高结构物的抗震性能:地震是造成结构破坏的重要原因之一。

阻尼器能够对地震产生的动力荷载进行控制,减小结构物的震动响应,从而提高结构物的抗震能力,减少地震对结构物的破坏。

(3)改善结构物的舒适性:结构物振动会产生不稳定和不适感,如摇晃、晃动感等,影响人们的正常活动和生活。

阻尼器的作用是通过控制振动,减小舒适感的影响,提高居住和工作环境的舒适性。

(4)延长结构物的使用寿命:结构物的振动会导致疲劳现象和损坏,进而缩短结构物的使用寿命。

阻尼器的作用是通过控制振动,减少疲劳现象和损坏,延长结构物的使用寿命。

3. 阻尼器的种类和应用(1)摩擦阻尼器:摩擦阻尼器是利用摩擦产生的阻尼力来减小结构物的振动。

常见的摩擦阻尼器有可调式摩擦阻尼器和限位式摩擦阻尼器。

它们主要应用于高楼、大桥、机场跑道等结构物中,用于减小地震和风力对结构物的影响。

(2)液体阻尼器:液体阻尼器是利用流体粘滞阻尼特性来减小结构物的振动。

它一般由容器、阻尼液体和活塞组成。

液体阻尼器常用于大跨度桥梁、高层建筑、核电站等结构中,用于控制结构物的振动。

(3)负质量阻尼器:负质量阻尼器是通过悬挂一个负质量来减小结构物的振动。

它通过与结构物耦合,形成一个能吸收和分散振动能量的系统。

负质量阻尼器常用于地铁隧道、高速公路桥梁等结构中,用于减小结构物的振动。

墙式墩台剪切式摩擦型抗震阻尼器施工工法(2)

墙式墩台剪切式摩擦型抗震阻尼器施工工法(2)

墙式墩台剪切式摩擦型抗震阻尼器施工工法墙式墩台剪切式摩擦型抗震阻尼器施工工法一、前言墙式墩台剪切式摩擦型抗震阻尼器是一种用于建筑结构的抗震措施,可以有效减小地震对建筑物的冲击力,保护建筑物的安全。

本篇文章将介绍该工法的特点、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、工法特点墙式墩台剪切式摩擦型抗震阻尼器具有以下特点:1. 结构简单:由墙式墩台、剪切模块和摩擦装置组成,施工方便。

2. 阻尼效果好:能够有效减小地震对建筑物的影响,提高建筑物的抗震性能。

3. 适应范围广:适用于各种类型的建筑结构,如住宅、商业楼、桥梁等。

4. 维护方便:可拆卸的摩擦装置可以方便地进行检修和更换。

5. 经济实用:相比传统的抗震措施,成本低廉,适用性广泛。

三、适应范围墙式墩台剪切式摩擦型抗震阻尼器适用于地震活跃区域的建筑物,包括住宅、商业楼、桥梁等各种类型的建筑结构。

四、工艺原理该工法通过墙式墩台、剪切模块和摩擦装置的结合,形成一种能够吸收地震冲击力的阻尼系统。

当地震发生时,墙式墩台会发生相应的位移,剪切模块和摩擦装置会发挥作用,减小地震对建筑物的冲击力,保证建筑物的安全。

施工过程中,需要采取相应的技术措施,确保工法的理论依据和实际应用的质量。

五、施工工艺施工工艺包括以下几个阶段:1. 土地准备:对施工现场进行勘测和清理,确保施工顺利进行。

2. 墙式墩台的建造:根据设计要求,建造墙式墩台。

3. 剪切模块的制作:根据设计图纸和规格要求,制作剪切模块。

4. 摩擦装置的制作:根据设计要求,制作摩擦装置。

5. 安装和调试:将剪切模块和摩擦装置安装在墙式墩台上,并进行调试,确保其正常运行。

6. 防护层施工:根据设计要求,进行防护层的施工,保护抗震阻尼系统。

六、劳动组织施工工法需要组织合理的劳动力,包括施工人员、监理人员、安全员等。

根据施工工艺的不同阶段和需要,合理安排人员的工作,确保施工进度和施工质量。

墙式连接摩擦型阻尼器安装施工工法

墙式连接摩擦型阻尼器安装施工工法

墙式连接摩擦型阻尼器安装施工工法一、前言墙式连接摩擦型阻尼器是一种常用于抗震结构的装置,可以有效地减小结构在地震或其他振动荷载下的反应。

本文将介绍墙式连接摩擦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、工法特点墙式连接摩擦型阻尼器是以悬挑墙为主体的一种装置,具有以下特点:1. 结构简单易于施工,能够与周边结构紧密连接。

2. 具有较大的耗能能力,能够吸收结构的震动能量,减小结构的动力响应。

3. 具有较高的可控性,可以调整阻尼器的摩擦力与滑移力,以适应不同的设计要求和地震需求。

4. 安装方便灵活,可以与现有结构相融合,不需要对原有结构做大的改动。

三、适应范围墙式连接摩擦型阻尼器适用于各类抗震结构,特别适用于砌体结构、混凝土结构和钢结构等。

它可以应用于住宅、写字楼、桥梁、地铁站等各类建筑物和设施。

四、工艺原理墙式连接摩擦型阻尼器的工艺原理是通过摩擦力和滑移力来实现结构的耗能。

当结构发生振动时,摩擦型阻尼器中的摩擦力会阻碍结构的运动,吸收和分散震动能量,从而减小结构的动力响应。

同时,滑移力也可以在结构受到大幅度位移时发挥作用,保证结构的稳定性和安全性。

五、施工工艺墙式连接摩擦型阻尼器的施工工艺包括以下几个阶段:1. 准备工作:包括施工材料和机具设备的准备,施工区域的布置和标记,施工方案的制定等。

2. 阻尼器安装:根据设计图纸,准确地将阻尼器安装在预留的位置上,确保阻尼器与周边结构的连接牢固。

3. 辅助结构加固:根据实际需要,进行辅助结构的加固和修复工作,以确保整体结构的稳定性和安全性。

4. 阻尼器调试:对安装完毕的阻尼器进行调试,根据需要调整摩擦力和滑移力,以满足设计要求和地震需求。

5. 完工验收:对施工完成的工程进行验收,确保质量符合设计要求和规范要求,没有明显的施工质量问题。

六、劳动组织墙式连接摩擦型阻尼器的施工需要具备一定的技术力量和操作经验。

建筑工程中的建筑减震

建筑工程中的建筑减震

建筑工程中的建筑减震建筑减震是指通过一系列措施来减少建筑物在地震等自然灾害或人为因素作用下所引起的振动,以保护建筑物结构的安全稳定。

在建筑工程中,采取合适的减震设计和结构加固措施能够有效地提高建筑物的抗震能力,保障人民生命财产安全。

本文将分析建筑工程中常用的减震技术和减震措施,并探讨其在实际工程中的应用。

一、减震技术的分类1. 振动控制技术:振动控制技术主要通过改变建筑物的刚度、质量和阻尼等参数来减小结构产生的振动。

常见的振动控制技术包括质量阻尼器、摩擦阻尼器和拉杆阻尼器等。

质量阻尼器是通过增加质量来减小震动的幅度,主要分为质量型和液体型两种。

质量型质量阻尼器通常由金属构件组成,液体型质量阻尼器则通过在结构中充填液体实现质量的增加,从而减小结构的自由振动。

摩擦阻尼器是利用摩擦力来消耗振动能量,从而减小结构振动的幅度。

常见的摩擦阻尼器包括摩擦板阻尼器和摩擦式液体阻尼器。

摩擦板阻尼器通过两个平行金属板之间的摩擦力来减缓结构的振动,摩擦式液体阻尼器则通过液体中产生的摩擦力来达到减震的效果。

拉杆阻尼器是通过增加结构的耗能来消除振动,常见的形式有金属拉杆阻尼器和纤维材料拉杆阻尼器。

金属拉杆阻尼器通过金属材料在拉伸过程中的能量消耗来减震,纤维材料拉杆阻尼器则是利用高韧性纤维材料在拉伸过程中的能量耗散来实现减震效果。

2. 隔震技术:隔震技术是通过设置隔震层将建筑物与地基隔离,减小地震波对结构的传递,从而达到减震的目的。

常见的隔震技术包括橡胶隔震支座、球型隔震支座和钢弹簧隔震支座等。

橡胶隔震支座采用橡胶材料作为隔震媒介,能够有效地隔离地震波传递,减小结构的振动。

球型隔震支座则是利用球形结构的自由度来降低地震波对建筑物的影响,从而达到减震的效果。

钢弹簧隔震支座则是通过增加弹簧的刚度和阻尼来降低结构的振动幅度。

二、减震措施在建筑工程中的应用1. 高层建筑中的减震设计:在高层建筑中,地震力对结构的影响较大,因此需要采取相应的减震措施。

高层建筑抗震设计案例分析

高层建筑抗震设计案例分析

高层建筑抗震设计案例分析随着城市化进程的加速和人们生活水平的提高,高层建筑的数量也在不断增加。

然而,高层建筑所面临的地震风险也日益凸显。

因此,高层建筑的抗震设计成为了至关重要的问题。

本文将以现有的一些成功案例为例,分析高层建筑抗震设计的关键点和技术要求。

案例一:东京塔东京塔是日本东京地区的一座标志性建筑,高度333米,建成于1958年。

由于中国与日本位于同一地震带,因此东京塔在设计之初就考虑了抗震性能。

在设计过程中,工程师使用了一种先进的摩擦阻尼器设计,将摩擦阻尼器安装在建筑的底部。

当地震发生时,摩擦阻尼器能够吸收地震能量,并减小建筑结构的受力。

此外,在建筑的核心部分设置了混凝土核心筒,以增加建筑的整体刚度。

通过这些抗震设计手段,东京塔在历次地震中都表现出色,保持了良好的完整性。

案例二:101大楼101大楼位于台北市,是世界上最高的建筑之一,高度达508米。

在设计过程中,工程师面临着地震和台风这两种自然灾害的挑战。

为了增加抗震能力,设计团队选择了阻尼材料和阻尼器的组合使用。

阻尼材料包括了高性能混凝土和钢材,可以有效地减缓地震引起的振动。

而阻尼器则通过调节建筑的刚度和阻尼系数,进一步控制结构的响应。

此外,101大楼还采用了分级阻尼器系统,具备更好的承载能力和稳定性。

这些抗震设计的措施使得101大楼成功地经受了多次大地震和台风的考验。

案例三:上海中心大厦上海中心大厦是中国上海地区的一座超高层建筑,高度632米。

设计师在抗震设计中采用了多种技术手段,以确保建筑在地震中的安全性。

其中,地震隔离系统是一个关键的设计元素。

通过设置弹性隔震层,将建筑与地基隔离,可以减少地震的冲击力对建筑的影响。

此外,上海中心大厦还采用了扭转抑制技术,通过调整建筑的刚度和阻尼器的位置,降低地震引起的建筑结构的扭转变形。

这些抗震设计的措施使得上海中心大厦成为了一座具备较高抗震性能的建筑。

综上所述,高层建筑的抗震设计是保障建筑安全性的重要环节。

建筑抗震设计前沿技术研究

建筑抗震设计前沿技术研究

建筑抗震设计前沿技术研究在我们生活的这个世界,地震是一种难以预测且极具破坏力的自然灾害。

为了保障人们的生命财产安全,建筑抗震设计成为了建筑领域至关重要的环节。

随着科学技术的不断进步,建筑抗震设计的前沿技术也在不断发展和创新。

一、新型抗震材料的应用材料是建筑的基础,新型抗震材料的出现为建筑抗震性能的提升提供了有力支持。

高强度钢材、高性能混凝土等材料在建筑结构中的应用越来越广泛。

高强度钢材具有更高的屈服强度和抗拉强度,能够承受更大的地震力,同时减少钢材的使用量,降低建筑自重。

高性能混凝土则具有更高的抗压强度和耐久性,能够提高建筑结构的整体性和抗震能力。

此外,纤维增强复合材料(FRP)也在建筑抗震设计中崭露头角。

FRP 具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,可以用于加固既有建筑结构,提高其抗震性能。

例如,将 FRP 片材粘贴在混凝土梁、柱的表面,可以有效增强构件的抗弯和抗剪能力。

二、隔震技术隔震技术是建筑抗震设计中的一项重要创新。

它通过在建筑物底部设置隔震装置,将建筑物与地面隔离,减少地震能量向上部结构的传递。

常见的隔震装置有橡胶隔震支座、摩擦摆隔震支座等。

橡胶隔震支座由多层橡胶和钢板交替叠合而成,具有良好的竖向承载能力和水平变形能力。

在地震发生时,橡胶隔震支座能够通过水平变形吸收和消耗地震能量,从而减小上部结构的地震反应。

摩擦摆隔震支座则利用滑块在弧形轨道上的滑动来实现隔震效果,其具有自复位能力和较好的耗能性能。

隔震技术的应用可以显著降低建筑物在地震中的损坏程度,提高建筑物的安全性和使用功能。

例如,在一些医院、学校等重要公共建筑中采用隔震技术,可以保证在地震发生时这些建筑能够正常使用,为救援和避难提供保障。

三、消能减震技术消能减震技术是通过在建筑结构中设置消能装置,消耗地震能量,减轻结构的地震响应。

常见的消能装置有金属阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器等。

金属阻尼器利用金属材料的塑性变形来消耗能量,具有构造简单、性能稳定等优点。

建筑结构的减震设计方法

建筑结构的减震设计方法

建筑结构的减震设计方法建筑结构的减震设计是现代建筑领域的一个重要研究方向。

随着人们对建筑安全性和舒适性要求的提高,减震设计已成为建筑师和工程师面临的重要挑战。

本文将介绍几种常见的建筑结构减震设计方法。

1. 弹簧阻尼系统弹簧阻尼系统是一种常用的减震设计方法。

它通过在建筑结构中添加弹簧元件来吸收地震产生的能量。

这种方法的基本原理是在结构与地基之间设置一系列竖向的弹簧,当地震波通过结构时,弹簧会发生变形,从而吸收能量。

弹簧阻尼系统的优点是结构减震效果好、成本较低。

然而,由于弹簧会产生一定的压缩变形,需要定期检查和维护,以确保其正常运行。

2. 液体阻尼器液体阻尼器是另一种有效的建筑结构减震设计方法。

它通过利用液体的黏性和流动性质来吸收地震能量。

液体阻尼器由液体和密封的容器组成,当地震波通过结构时,液体在容器内产生流动,从而起到减震的作用。

液体阻尼器具有易于维护、减震效果可调、适用于不同类型的建筑等优点。

然而,液体阻尼器的设计和施工较为复杂,需要确保液体的稳定性和密封性。

3. 摩擦阻尼器摩擦阻尼器是一种利用摩擦力来吸收地震能量的减震设计方法。

它通过将摩擦材料作为结构的一部分,当地震波通过结构时,摩擦材料产生阻力,从而减小结构的位移。

摩擦阻尼器的优点是结构减震效果好、施工相对简单、适用于不同类型的建筑等。

然而,摩擦阻尼器在长期使用后可能会出现磨损和失效,需要定期检查和更换。

4. 质量调谐方式质量调谐方式是一种基于质量和刚度之间相互影响的减震设计方法。

它通过调整建筑结构的质量分布来控制结构的固有周期,从而降低地震响应。

质量调谐方式的优点是减震效果好、成本相对较低。

然而,质量调谐方式对结构的刚度要求较高,需要在设计和施工过程中精确控制。

综上所述,建筑结构的减震设计是一项复杂而重要的工作。

通过弹簧阻尼系统、液体阻尼器、摩擦阻尼器和质量调谐方式等方法,可以有效降低建筑结构对地震的响应。

未来,随着科学技术的进步,建筑结构减震设计也将迎来新的发展和突破。

建筑工程中的新型防震材料应用

建筑工程中的新型防震材料应用

建筑工程中的新型防震材料应用随着科技的进步和建筑技术的发展,新型防震材料在建筑工程中的应用越来越受到关注。

这些材料具有优异的防震效果,可以大大提高建筑物的抗震性能,减少地震造成的破坏。

本文将介绍几种常见的新型防震材料,并探讨其在建筑工程中的应用。

1. 弹性材料弹性材料是一种具有良好回弹性质的材料,能够在地震时缓冲震动并吸收能量。

其中,橡胶材料是应用最广泛的一种弹性材料。

建筑工程中常用的橡胶材料有硬质橡胶和软质橡胶两种。

硬质橡胶可以用于制作防震支座和减震垫板等,而软质橡胶则可以用于填充构件缝隙,提高建筑的整体防震性能。

2. 钢筋混凝土复合材料钢筋混凝土复合材料是指将钢筋和混凝土两种材料结合在一起使用,以提高建筑物的抗震性能。

该材料在构件的制作中采用了预应力或加筋等技术,使其具有较高的韧性和强度。

在地震时,钢筋起到抵抗拉力的作用,而混凝土则能够承受压力,共同抵抗地震力的作用。

3. 隔震设备隔震设备是一种通过隔离建筑结构和地震能量之间相互作用的装置,将地震动转化为结构震动的一种技术。

常见的隔震设备有摆隔震器、弹簧隔震器和液体隔震器等。

这些设备可以有效地减少地震对建筑物的冲击,保护人员的生命安全和财产的完整。

4. 防震减振器防震减振器是一种能够吸收地震能量并减小地震反应的装置。

常见的防震减振器有液体阻尼器、摩擦型阻尼器和金属弹簧减振器等。

这些减振器可以在地震发生时,通过消耗和分散地震能量,降低地震对建筑物的破坏程度。

5. 可控防震结构可控防震结构是一种通过操控结构的某些特定参数,以改变其阻尼特性、刚度和质量等,从而提高建筑的抗震性能。

这种结构可以通过控制系统在地震发生时进行自适应调整,以减轻地震对结构造成的影响。

可控防震结构目前仍在研究和探索中,但已取得了一些重要的进展。

综上所述,新型防震材料在建筑工程中的应用具有重要的意义。

它们可以大幅提高建筑物的抗震性能,保护人们的生命安全和财产的完整。

随着科技和工程实践的不断发展,相信新型防震材料的应用将得到更加广泛和深入的推广,为建筑工程的安全和可持续发展做出更大贡献。

黏滞阻尼器在房建中的抗震施工技术应用

黏滞阻尼器在房建中的抗震施工技术应用

Value Engineering1黏滞阻尼器技术概述随着建筑业的高速发展,提高建筑物尤其是公共建筑的抗震性能逐步成为结构设计者的设计重点之一,而传统的抗震设计一般以通过结构构件的塑性损伤吸收地震能量为主,包括调整框架柱、框架梁、剪力墙、暗柱等关键构件的钢筋配置、砼的标号等措施,提高结构的整体抗震能力。

相对于传统方案,黏滞阻尼器由于其滞回耗能能力强,稳定性能强,可多次使用等优势,被广泛的应用在当代建筑防震抗震工作中[1-3]。

在地震来临时,阻尼器比较大限度吸收和消耗了地震对建筑结构的冲击能量,大大缓解了地震对建筑结构造成的冲击和破坏。

黏滞阻尼器一般由缸套筒、活塞、阻尼介质(黏滞流体)、活塞杆和关节轴承等部分组成,利用黏滞流体和阻尼器结构部件的相互作用产生阻尼力[4]。

当工程结构在荷载作用下发生振动时,安装在结构中的黏滞阻尼器的活塞与缸体之间发生相对运动,活塞前后的压力差使黏滞流体从阻尼通道中通过,从而产生阻尼力,耗散外界输入结构的振动能量,将地震动输入的机械能转化成能够均匀耗散的热能,从而使振动反应被有效控制在设计的预期值以内。

一方面,由于黏滞阻尼器只为结构提供耗散能量的阻尼力,因此不改变结构的振动频率,效率高。

另一方面,由于黏滞阻尼器常用的黏滞流体硅油具有性能稳定、阻燃、抗老化、动力黏度系数大等特点,因此具有性能可靠、出力大的优点。

此外,黏滞阻尼器还具有安装方便,所需安装空间较小等优势。

本文依托于青浦区漕盈路站幼儿园新建项目,分别介绍黏滞阻尼器技术在房建工程中的工艺流程、施工难点以及解决方案。

2黏滞阻尼器技术在工程中的应用2.1工程概况青浦区漕盈路站幼儿园新建项目总建筑面积约9881平方米,包含地下1层,地上3层(局部4层),要求抗震设防烈度7度,实际设计抗震设防烈度8度。

黏滞阻尼器被设计在2层、3层,每层各18套,其中上部单元12套,下部单元6套(见图1)。

2.2减震设计目标与施工难点本工程按《建筑消能减震技术规程》[5]设计施工,总体目标为:①当设计工程遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,黏滞阻尼器部件正常工作,主体结构不受损———————————————————————作者简介:宋延丽(1972-),女,河南伊川人,工程师,本科,研究方向为施工技术。

建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用

建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用

建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用
摩擦摆支座是一种利用滑动摩擦来耗散能量、延长结构自振周期的隔震装置。

这种支座通常由上、下固定板、滑动面、弹簧、阻尼器和摩擦元件组成。

在地震作用下,摩擦摆支座能够允许上部结构相对于下部基础发生位移,从而有效隔离地震能量,减少结构响应。

研究表明,摩擦摆支座具有以下优点:
1. 良好的隔震效果:通过调整摩擦系数,可以控制隔震系统的刚度和阻尼比,以适应不同的地震动特性和结构需求。

2. 结构位移能力强:摩擦摆支座可以承受较大的水平位移,适用于地震烈度较高的区域。

3. 耗能能力强:滑动摩擦过程中能有效耗散地震能量,降低结构的内力和变形。

4. 经济性好:与其他隔震系统相比,摩擦摆支座的制造成本较低,维护简单。

应用方面,摩擦摆支座已被广泛应用于桥梁、建筑和设备基础的隔震设计中。

例如,在桥梁工程中,摩擦摆支座可以安装在桥墩与桥面板之间,以减少地震对桥面的影响;在建筑工程中,摩擦摆支座可用于多层和高层建筑的隔震设计,提高建筑物的抗震能力。

当前,摩擦摆支座的研究重点包括:
1. 摩擦材料的选择与改进:研究不同材料的摩擦特性,寻找耐久性强、摩擦系数稳定的材料。

2. 支座设计的优化:通过数值模拟和实验研究,优化支座的结构设计,提高其性能。

3. 长期性能评估:评估摩擦摆支座在长期荷载作用下的性能退化,确保其在设计寿命内的可靠性。

4. 与其他隔震技术的结合:探索摩擦摆支座与其它隔震技术(如铅芯橡胶支座、隔震基座等)的组合使用,以实现更优的隔震效果。

随着隔震技术的不断发展和创新,摩擦摆支座作为一种有效的隔震解决方案,其研究与应用将继续深入,以满足日益增长的抗震需求。

建筑阻尼器在结构抗震中的应用

建筑阻尼器在结构抗震中的应用

建筑阻尼器在结构抗震中的应用随着城市建设的快速发展,人们对建筑物的抗震能力日益关注。

地震是一种破坏性极大的自然灾害,能够给人们的生命和财产安全带来严重威胁。

因此,建筑结构的防震设计成为了建筑工程领域的重要议题。

在抗震设计中,建筑阻尼器作为一种被广泛应用的措施,能够有效减少结构在地震中的振动反应,提高建筑物的抗震能力。

首先,我想解释一下什么是建筑阻尼器。

建筑阻尼器是一种专门用于减震的装置,它通过消耗和转换结构的动能,降低建筑物在地震中的共振响应。

常见的建筑阻尼器包括液体阻尼器、摩擦阻尼器和粘滞阻尼器等。

这些阻尼器通过不同的机理,能够在地震中发挥吸收和分散能量的作用,有效减小结构的位移和变形。

其次,建筑阻尼器在结构抗震中的应用被广泛认可。

阻尼器可以被安装在建筑物的主体结构中,或者作为独立的装置与主体结构相连接。

通过在结构中设置多个阻尼器,可以形成一个能够吸收地震能量的耗能系统,提高建筑物的整体抗震能力。

同时,阻尼器还可以根据建筑物的不同需求来设计和调整,以达到最佳的抗震效果。

另外,建筑阻尼器在实际工程中取得了显著的成果。

例如,2008年中国汶川地震中,北京奥运会的主场馆——鸟巢就成功地应用了结构阻尼技术。

鸟巢采用了大量的钢质阻尼器,通过这一先进技术,鸟巢在地震中承受了巨大的震荡力,保护了内部设施的完好性,为人们提供了安全的逃生通道。

这个例子证明了建筑阻尼器在提高建筑物抗震能力方面的重要作用。

此外,建筑阻尼器的发展也呈现出创新和多样化的趋势。

传统的阻尼器更多采用摩擦和粘滞的原理,但随着科技的不断进步,新型的阻尼器如形状记忆合金阻尼器、磁流变阻尼器等也开始受到关注。

这些新型阻尼器具有更高的能量耗散能力和更稳定的性能,在抗震设计中有着广阔的应用前景。

总之,建筑阻尼器在结构抗震中发挥着重要的作用。

通过减小建筑物在地震中的振动反应,阻尼器能够保护建筑物的完整性,减少人员伤亡和财产损失。

目前,建筑阻尼器已经成为了一种成熟和可靠的结构抗震技术,在实际工程中取得了显著的成果。

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新型摩擦阻尼器在建筑结构抗震的应用
[摘要]提出了一种新型摩擦阻尼器,构造简单、工作机理明确,能够提供随着位移变化而变化的摩擦力,给出了连续性滞回模型描述其力学性能,进行了新型摩擦阻尼器和普通摩擦阻尼器的非线性比较和分析,结果表明:在不同地震波作用的情况下,采用本文提出的新型摩擦阻尼器对体系位移和加速度控制效果最佳。

[关键词]摩擦阻尼器;滞回模型;振动控制;抗震
传统的建筑结构抗震设计理念是通过增大结构自身的抗震性能(强度、刚度或延性)来抵御地震作用,利用结构自身储存或者耗散输入的能量,这种方法不具备自我调节与控制的能力[1]。

20世纪70年代学者将振动控制理念引入土木工程领域,在结构振动控制理论、方法以及工程应用等方面均取得了大量成果,理论实践表明,结构振动控制能有效减小结构在外荷载作用下的反应和损失,是一种有效的抗震减灾技术。

按照是否需要外部能量输入可以对结构振动的控制分为主动控制、被动控制、两者结合控制。

主动控制通过对结构加设消能装置或者将结构构件设计为消能构件,通过消能装置和结构共同作用来吸收或者耗散输入能量,成为目前结构控制领域关注的热点。

常用的耗能装置有位移型阻尼器、速度型阻尼器和混合型阻尼器。

摩擦阻尼器属于位移型阻尼器,具有构造简单、耗能能力强等优点,成为建筑结构被动控制领域常用的耗能装置。

近40多年来,国内外研究人员针对摩擦耗能器开展了大量研究,研发出的摩擦耗能器主要有:普通摩擦耗能器、Pall耗能器、摩擦剪切铰耗能器、EDR摩擦耗能器、多级摩擦耗能器、摩擦复合耗能器。

多数摩擦耗能器是位移型消能装置,只有在外力作用超过起滑力之后才产生滑动实现耗能,在运动过程中正压力和摩擦面系数保持不变。

消能效果与起滑力设定具有密切联系,起滑力过大则耗能器不产生滑动,消能为零,可能会增大结构内力;起滑力过小,可能小震或者风振作用下耗能器就起滑,虽然滑动位移较大,但耗能效果欠佳。

传统摩擦消能器不能根据结构的对作用力反应,实现对结构自有特性的改变,在结构振动控制领域具有一定局限性[2]。

早在1990年Kobri便提出了结构半主动变刚度控制方法[3];2006年我国学者赵东等提出了一种可控变力单向摩擦阻尼器,利用振源位移反馈信号进行主动控制[4];2010年,王茜茜等提出了一种具有简单控制律的Off-On
半主动摩擦阻尼器用于减震控制[2];2010年,腾睿等研制了一种具有持续可变滑移后刚度的摩擦型阻尼器,当变形增加时阻尼器能够提供持续增加的抵抗力[5];2012年,彭凌云等提出了一种具有变刚度特征的管式变摩擦耗能器,摩擦阻尼力大小与位移幅值成正比,用被动方式实现半主动变刚度控制[6]。

目前提出的具有变摩擦性质的阻尼器还存在构造复杂、制造工艺要求较高等弊端,对其滞回性能的研究也较多的采用折线型滞回模型[7]。

本文提出了一种新型摩擦阻尼器,构造简单、工作机理明确,能够根据结构的反应实时改变阻尼器的输出力,利用被动装置实现对结构的主动控制,有效地拓展了摩擦阻尼器在结构抗震领域中的应用。

本文在阐述新型摩擦阻尼器工作机理的基础上,给出了具有连续性滞回模型描述其力学性能,并通过对附设新型摩擦阻尼器和传统普通摩擦阻尼器的对比分析,证明了前者在结构振动控制的优势。

1新型摩擦阻尼器描述
本文提出的新型摩擦阻尼器可以通过图1所示的简图进行描述。

该阻尼器可以简要表述为由矩形摩擦面和曲线摩擦面组成,两种摩擦面分别附设的摩擦材料均匀单一,即单位面积摩擦面对应的摩擦系数相同,其中曲线摩擦面为关于轴线对称的形状。

当矩形摩擦面与曲线摩擦面发生相对位移时,二者接触面积发生变化,在阻尼器承受的法向压力一定的情况下,表现为阻尼器的输出力随着滑动位移的变化而变化。

(1)式中:u为滑动摩擦系数;F为正压力;u表示接触表面相对滑动速度;上式仅适用于消能器处于滑动状态;sgn()表示符号函数。

经优化曲线摩擦面的形状,可以提供变化的滑动摩擦系数,当上式(1)中的正压力F保持不变时,即输出的摩擦力发生变化。

本文研究的摩擦阻尼器滑动时的摩擦力表达式为:(2)
易知当式(2)中a=0时即表示为理想普通摩擦阻尼器,忽略初始刚度的影响。

根据式(2)表达式,易知该种摩擦阻尼器的滞回曲线如图2所示。

2分析模型及地震波选取
2.1分析模型
为了对比分析附设新型摩擦阻尼器结构和原结构的动力反应,本文共设置了两种分析模型,如图3所示。

图3b所示为含摩擦阻尼器的单自由度体系分析模型,其中k表示结构本身的刚度,c表示结构阻尼,表示附设的摩擦阻尼器,m表示单自由度体系质量。

原结构ST0即为图3a中除去摩擦阻尼器的体系。

由结构动力学理论,如图3a所示的单自由度体系,在地震作用下的动力方程为[9]:mx··+cx··+kx=-mx··g(3)式中:分别表示结构的质量和阻尼,表示结构刚度,分别表示与结构变形有关的相对位移、相对速度和相对加速度,表示地震加速度。

如图3b所示的含有摩擦阻尼器的单自由度体系,在地震作用下的动力方程为:mx··+cx··+kx+f=-mx··g(4)式中:表示由摩擦阻尼器提供的恢复力,表达式如式(2)所示。

2.2地震波选取
本文选取了3条地震波,分别为ElCentro波、人工波AW1、AW2波,3条地震波的加速度时程曲线如图4所示,加速度反应谱和位移反应谱如图4所示。

将选取的3条地震波做归化整理,取阻尼比ζ为0.05、单自由度自振周期为0~10s,得到如图5所示的加速度反应谱和位移反应谱。

由图4可知不同的地震波具有不同持时,其反应谱各不相同,其中人工波AW1和AW2因为是拟合相同的反应谱,所以其对应的加速度和位移反应谱形状和数值基本接近。

ElCentro
波在2s出的位移反应幅值和加速度反应幅值均小于人工波,这一点将在下节非线性分析中有所体现。

3非线性动力分析
3.1工况分析
为了对比分析不同地震波作用下,采用新型摩擦阻尼器的优势,本文同时进行了采用普通摩擦阻尼器的单自由度体系减震分析。

其中新型摩擦阻尼器的参数取为a=120N/m2、c=0.05N,理想普通摩擦阻尼器的参数取为。

相应地,本文共设置了3种工况:ST0(不附设消能器体系);ST1(附设普通型摩擦阻尼器的单自由度体系);ST2(附设新型摩擦阻尼器耗能器的单自由度体系)。

对三种不同消能器分别输入上述的三种地震波作用,调整输入加速度峰值为300gal,进行非线性动力时程分析。

3.2结果分析
不同工况下体系响应成果如表1所示,体系动力响应降低率如表2所示。

由表1可知3种工况,在ElCentro波作用下的体系最大位移、最大速度、最大加速度响应均小于人工波AW1,AW2作用下的值。

上面这点可以从不同的地震波反应谱进行解释,如图4所示,当结构周期为3s时,AW1,AW2作用下的放大系数小于ElCentro波的放大系数,。

而AW1,AW2波的反应谱形状接近,所以二者反应值差距较小。

由表2可知当采用摩擦阻尼器情况下,对体系动力响应控制非常有效,各项响应值比于原结构均有较大幅度降低,最大降低至达57.9%。

其中位移的控制效果最好,最大降低率达到57.9%。

对比采用不同阻尼器的降低率可知,在不同地震波作用下,采用新型摩擦阻尼器的最大位移降低率
均最大。

这一点可以结合图6所示滞回曲耗能曲线从能量的观点解释,新型摩擦阻尼器能够提供随着位移变化而变化的摩擦力,当结构发生的位移越大时,滞回面积也越大,对应的耗能就越多,从而体系的响应值就越小。

采用新型摩擦阻尼器或者普通摩擦阻尼器体系的最大加速度降低程度相对较小,由于加速度会影响人的舒适度,在实际工程中运用为需要关注点,故需综合考虑加速度和位移之间平衡,寻找出最优的切合值。

表2仅表示体系最大响应值的情况,很难体现整个时间历程中体系对减震影响,故下面图7,8分别表示了不同型号阻尼器在ElCentro波作用下的位移时程曲线和加速度时程曲线。

从两者统计效果分析可得出,在整个时间历程中附加摩擦阻尼器体系位移响应控制效果较原体系具有明显优越性。

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