板式剪切型铅阻尼器的试验研究及有限元分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
两 个 盖 板 、 间 滑 中
１ 板 式 剪 切 型 铅 阻 尼 器 的 构 造
本 文所 介绍 的板 式剪 切 型铅 阻尼 器 构造 如 图 ２所 示 。包 括有 上 下 两 个 盖 板 、 动 板 。 两个 盖 板 分 别 扣 滑 在 滑动 板 的上 下 两 个 表 面 上 ， 两 个 盖板 与 滑动 板 的 在 各 接触 面上 均开 有一 个 凹槽 ， 且 四个 凹槽 位 置相 对 、 并
摘 要 ：提出一种新型的剪切型铅阻尼器 ， 该装置中铅块直接嵌于滑动钢板与固定钢板的凹槽之间， 构造简单。
基 于性 能试验 和有 限元分 析对 该装 置的滞 回性能及关键参数进行 了研究 ， 研究 结果表 明 ： 阻尼器 的滞 回性能 可以采用 该 双线性模型加 以模拟 ； 阻尼器屈服阻尼力 由铅块 的剪切 面积决 定 ； 加载 曲线 中弹性 阶段与完全 塑性 阶段 之间 的过渡 弧段 的曲率半径 与剪切铅块 的长厚 比成 反 比。 关键词 ：剪切型铅 阻尼器 ； 有限元分析 ； 性能试验
尼器 １ Ｊ ｕ“ 。本 文研究 的阻尼器属于剪切 型铅阻尼 器 。
称之 为“ 式剪 切 型铅 阻尼器 ” 该 阻尼 器构 造 简单 ， 板 ； 加 工成 本低 ， 具有 很 好 的推广 应用 价值 。
常 规 的 剪 切 铅阻 尼器 如 图 １ 所 示 。 该 类 阻 尼 器 通 常 包 括 上 下
图 ４是 试件 １ ２ ３的相片 ， 件 ４、 、、 试 ５的相 片 见 图 ３ 的右侧 。
（ ） 变形 幅值 ２ ｍ ｂ ０ｍ
（ ） ｄｆ ｍａｏ２ ｍ ｂ ｅ ｒ ｔ ｎ０ｍ ｏ ｉLeabharlann 图 ５ 试件 １的试验结果
Ｆ ｇ ５ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｒ ｓ ｌ ｆｓ ｍｐ ｅ １ ｉ． ｈ ｘ ｅｉ ｎ ｅ ｕ ｔ ｏ ａ ｌ ｓ
与上 下两 个 盖板 的 连 接较 为 困难 ， 工 时 耗 费 过 多 的 加 工时 和铅 材 。
本文 介绍 一 种 连 接 更 为 简单 的 剪 切 型 铅 阻 尼 器 ，
的耗能减振控制。 目前研究开发的铅阻尼器类型主要 有 ： 挤 压 阻尼 器¨ ， 铅 铅剪 切 阻 尼器 ’ ， 圆柱 形 铅 阻
中 图分 类 号 ：Ｐ １ ． ３５９ 文 献标 识 码 ：Ａ
４ —
４
铅阻 尼器 是一类 利 用铅 的塑性 变形 消 散振 动能 量 的控 制装 置 ， 滞 回性 能优 越 、 造 简单 、 作 方便 ， 其 构 制 可 用作 隔震 系统 中的耗 能元 件 和 限位装 置 ， 可用 于 建筑 也
动板和剪 切铅柱 。 图 １所示 的常规 剪
切铅 阻尼器 的 主要
１ ．盖 板 ２ ．滑 动 板 ３ ．铅 柱
尺 寸相 同 ， 成上 下 两个 空 腔 ， 剪切 铅 块 直接 嵌 于 这 形 将
图 １ 常 规 铅 剪 切 阻 尼 器 示 意 图
Ｆ ｇ ｈ ｏ ｍａ ｈ ａ ｅ ｄ ｄ ｍｐ ｒ ｉ ．１ ｔ ｅ ｎ ｒ ｌｓ ｅ ｒ ｌａ ａ ｅ
两个 空 腔 内 。将 若 干 个 螺 杆 穿 过 两 个 盖 板 ， 过锁 紧 通 螺母 固定 两个盖 板 以及夹 于两 个 盖板 之 间 的滑动 板 和
剪 切铅 块 。
缺点是 剪切 铅柱
４
Ｉ ２
６
（ ａ ）俯视 图
４ ．盖板
（） 剖面 图１ ｌ ｂ 一 ５ ．滑动板 ６ ．剪切铅块 ７ ．螺母 ８ ．螺杆
振 动 与 冲 击
２１ ００年第 ２ ９卷
试 件进行 了低 周 往 复 加 载试 验 ， 件 的特 征 如 下 表 所 试 示 。表 中“ 有无齿槽 ” 的是铅 块 与上 下盖 板接 触 面上 指 有没有做 齿槽 ， 主要 用 于 考察 铅块 与钢 板 接 触 面 是 否 需要增 设齿槽 限制二 者 的相对滑 动 。
２ 板 式 剪 切 型 铅 阻 尼器 的试 验研 究
为考 察板 式剪 切 型铅 阻尼器 的滞 回性 能 ， ６个 对
基 金 项 目： 北 京 市 优 秀 博 士 学 位 论 文 指 导 教 师 科 技 项 目
（ ２ ０ １０ ５ ２ 和 ９ ３计 划 （０ ７ Ｂ １２ １ ＹＢ ０ ８０ ０ ０ ） ７ ２０ Ｃ ７４ ０ ）
表 １ 试 件 特 征
Ｔａ １ ｓ ｍ ｐ ｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｓ ｂ． ａ ｌ ｈａ ａ ｔ ｒ
（ ） 变形幅值 ５ｍｍ ａ
（ ） ｄｆ ｍａｏ５ｍｌ ａ ｅ ｒ ｔ ｎ ｉ ｏ ｉ ｌ
上／ｕｌ ＿ｄ ｏ ＿ Ｉ 宕苦 盘 ３
注 ： 表第 七 行 中“ 切 面 长 度 ” 应 的 “ ０＋ Ｏ 指 的 是 铅 块 在 上 剪 对 ８ ６” 两 端 共有 ６ 曲 长 的弧 段 ， 间长 ８ ｍ。 ０ｎ 中 ０ｍ
（） 剖面图２ ２ ｃ —
图 ２板 式 剪 切 型铅 阻 尼 器 构 造 示 意 图
Ｆ ｇ ２ Ｌ ａ — ｌｔ ｈ ａ ａ ｅ ｉ ． ｅ ｄ ｐａ ｅ ｓ ｅ ｒ ｄ ｍｐ ｒ
图 ３显示 的是几 个 板式 剪 切 型铅 阻尼 器 的试 件 相
片， 其核 心构造 与 图 ２相 同。
振
动
与
冲
击
第２ ９卷第 １期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＩ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ ＇ Ｉ Ｓ
板 式 剪 切 型 铅 阻 尼 器 的试 验 研 究 及 有 限 元 分 析
彭凌云 ，闫维 明 ，何浩 祥
（ 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 １０ ２ ） ０ １４
图 ３ 板式剪切型铅阻尼器试件
Ｆ ｇ ３ ｓ ｍｐ ｅ ｏ ｅ ｄ ｐ ａ ｅ ｓ ｅ ｒｄ ｍｐ ｒ ｉ ． ａ ｌ ｆＬ ａ ・ ｌｔ ｈ ａ ａ ｅ
收稿 日期：２０ ０ ８—１ ２—０ 修改稿收到 日期 ：０ ９一Ｏ ２ ５ ２０ ３— ３ 第一作者 彭凌云 男 ， 博士 ， 讲师 ，９ ６年生 １７
１ 板 式 剪 切 型 铅 阻 尼 器 的 构 造
本 文所 介绍 的板 式剪 切 型铅 阻尼 器 构造 如 图 ２所 示 。包 括有 上 下 两 个 盖 板 、 动 板 。 两个 盖 板 分 别 扣 滑 在 滑动 板 的上 下 两 个 表 面 上 ， 两 个 盖板 与 滑动 板 的 在 各 接触 面上 均开 有一 个 凹槽 ， 且 四个 凹槽 位 置相 对 、 并
摘 要 ：提出一种新型的剪切型铅阻尼器 ， 该装置中铅块直接嵌于滑动钢板与固定钢板的凹槽之间， 构造简单。
基 于性 能试验 和有 限元分 析对 该装 置的滞 回性能及关键参数进行 了研究 ， 研究 结果表 明 ： 阻尼器 的滞 回性能 可以采用 该 双线性模型加 以模拟 ； 阻尼器屈服阻尼力 由铅块 的剪切 面积决 定 ； 加载 曲线 中弹性 阶段与完全 塑性 阶段 之间 的过渡 弧段 的曲率半径 与剪切铅块 的长厚 比成 反 比。 关键词 ：剪切型铅 阻尼器 ； 有限元分析 ； 性能试验
尼器 １ Ｊ ｕ“ 。本 文研究 的阻尼器属于剪切 型铅阻尼 器 。
称之 为“ 式剪 切 型铅 阻尼器 ” 该 阻尼 器构 造 简单 ， 板 ； 加 工成 本低 ， 具有 很 好 的推广 应用 价值 。
常 规 的 剪 切 铅阻 尼器 如 图 １ 所 示 。 该 类 阻 尼 器 通 常 包 括 上 下
图 ４是 试件 １ ２ ３的相片 ， 件 ４、 、、 试 ５的相 片 见 图 ３ 的右侧 。
（ ） 变形 幅值 ２ ｍ ｂ ０ｍ
（ ） ｄｆ ｍａｏ２ ｍ ｂ ｅ ｒ ｔ ｎ０ｍ ｏ ｉLeabharlann 图 ５ 试件 １的试验结果
Ｆ ｇ ５ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｒ ｓ ｌ ｆｓ ｍｐ ｅ １ ｉ． ｈ ｘ ｅｉ ｎ ｅ ｕ ｔ ｏ ａ ｌ ｓ
与上 下两 个 盖板 的 连 接较 为 困难 ， 工 时 耗 费 过 多 的 加 工时 和铅 材 。
本文 介绍 一 种 连 接 更 为 简单 的 剪 切 型 铅 阻 尼 器 ，
的耗能减振控制。 目前研究开发的铅阻尼器类型主要 有 ： 挤 压 阻尼 器¨ ， 铅 铅剪 切 阻 尼器 ’ ， 圆柱 形 铅 阻
中 图分 类 号 ：Ｐ １ ． ３５９ 文 献标 识 码 ：Ａ
４ —
４
铅阻 尼器 是一类 利 用铅 的塑性 变形 消 散振 动能 量 的控 制装 置 ， 滞 回性 能优 越 、 造 简单 、 作 方便 ， 其 构 制 可 用作 隔震 系统 中的耗 能元 件 和 限位装 置 ， 可用 于 建筑 也
动板和剪 切铅柱 。 图 １所示 的常规 剪
切铅 阻尼器 的 主要
１ ．盖 板 ２ ．滑 动 板 ３ ．铅 柱
尺 寸相 同 ， 成上 下 两个 空 腔 ， 剪切 铅 块 直接 嵌 于 这 形 将
图 １ 常 规 铅 剪 切 阻 尼 器 示 意 图
Ｆ ｇ ｈ ｏ ｍａ ｈ ａ ｅ ｄ ｄ ｍｐ ｒ ｉ ．１ ｔ ｅ ｎ ｒ ｌｓ ｅ ｒ ｌａ ａ ｅ
两个 空 腔 内 。将 若 干 个 螺 杆 穿 过 两 个 盖 板 ， 过锁 紧 通 螺母 固定 两个盖 板 以及夹 于两 个 盖板 之 间 的滑动 板 和
剪 切铅 块 。
缺点是 剪切 铅柱
４
Ｉ ２
６
（ ａ ）俯视 图
４ ．盖板
（） 剖面 图１ ｌ ｂ 一 ５ ．滑动板 ６ ．剪切铅块 ７ ．螺母 ８ ．螺杆
振 动 与 冲 击
２１ ００年第 ２ ９卷
试 件进行 了低 周 往 复 加 载试 验 ， 件 的特 征 如 下 表 所 试 示 。表 中“ 有无齿槽 ” 的是铅 块 与上 下盖 板接 触 面上 指 有没有做 齿槽 ， 主要 用 于 考察 铅块 与钢 板 接 触 面 是 否 需要增 设齿槽 限制二 者 的相对滑 动 。
２ 板 式 剪 切 型 铅 阻 尼器 的试 验研 究
为考 察板 式剪 切 型铅 阻尼器 的滞 回性 能 ， ６个 对
基 金 项 目： 北 京 市 优 秀 博 士 学 位 论 文 指 导 教 师 科 技 项 目
（ ２ ０ １０ ５ ２ 和 ９ ３计 划 （０ ７ Ｂ １２ １ ＹＢ ０ ８０ ０ ０ ） ７ ２０ Ｃ ７４ ０ ）
表 １ 试 件 特 征
Ｔａ １ ｓ ｍ ｐ ｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｓ ｂ． ａ ｌ ｈａ ａ ｔ ｒ
（ ） 变形幅值 ５ｍｍ ａ
（ ） ｄｆ ｍａｏ５ｍｌ ａ ｅ ｒ ｔ ｎ ｉ ｏ ｉ ｌ
上／ｕｌ ＿ｄ ｏ ＿ Ｉ 宕苦 盘 ３
注 ： 表第 七 行 中“ 切 面 长 度 ” 应 的 “ ０＋ Ｏ 指 的 是 铅 块 在 上 剪 对 ８ ６” 两 端 共有 ６ 曲 长 的弧 段 ， 间长 ８ ｍ。 ０ｎ 中 ０ｍ
（） 剖面图２ ２ ｃ —
图 ２板 式 剪 切 型铅 阻 尼 器 构 造 示 意 图
Ｆ ｇ ２ Ｌ ａ — ｌｔ ｈ ａ ａ ｅ ｉ ． ｅ ｄ ｐａ ｅ ｓ ｅ ｒ ｄ ｍｐ ｒ
图 ３显示 的是几 个 板式 剪 切 型铅 阻尼 器 的试 件 相
片， 其核 心构造 与 图 ２相 同。
振
动
与
冲
击
第２ ９卷第 １期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＩ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ ＇ Ｉ Ｓ
板 式 剪 切 型 铅 阻 尼 器 的试 验 研 究 及 有 限 元 分 析
彭凌云 ，闫维 明 ，何浩 祥
（ 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 １０ ２ ） ０ １４
图 ３ 板式剪切型铅阻尼器试件
Ｆ ｇ ３ ｓ ｍｐ ｅ ｏ ｅ ｄ ｐ ａ ｅ ｓ ｅ ｒｄ ｍｐ ｒ ｉ ． ａ ｌ ｆＬ ａ ・ ｌｔ ｈ ａ ａ ｅ
收稿 日期：２０ ０ ８—１ ２—０ 修改稿收到 日期 ：０ ９一Ｏ ２ ５ ２０ ３— ３ 第一作者 彭凌云 男 ， 博士 ， 讲师 ，９ ６年生 １７