金耀[1]2007年在《基于弹性刚度的摩擦耗能支撑框架结构的设计方法研究》文中指出地震灾害是对人类威胁最大的自然灾害之一。随着经济与社会的发展,工程抗震作为一项减轻地震灾害的措施已经成为防灾减灾技术一个重要分支。云南省工程抗震研究所以“低造价、高性能、易生产、便施工”为目标,研究了钢筋混凝土支撑钢板—橡胶摩擦耗能减震框架体系。本文结合这种结构体系在高烈度地区工程应用的现状,对摩擦耗能支撑框架结构体系的设计方法进行了研究。本文简略介绍了结构控制技术的分类及摩擦耗能减震技术的发展;总结了钢筋混凝土支撑摩擦耗能减震框架结构体系的研究与应用;回顾了地震反应分析的模型与理论、结构动力特性的常用分析方法、摩擦耗能支撑结构现有的设计方法;根据现行抗震规范和摩擦耗能减震框架结构体系的应用经验,明确了各个设计阶段的具体内容,提出了摩擦耗能减震支撑框架结构体系的设计步骤。本文通过位移模式将多自由度体系转换为等效单自由度体系进行研究,推导了等效单自由度体系弹性刚度与地震作用的关系,能够从位移限值要求及主体结构的刚度分布和质量分布直接计算总体结构的地震作用与最小弹性抗侧刚度;结合底部剪力分析方法,用主体结构的基本振型或线性位移模式将多自由度体系转化为等效单自由度体系,推导了基于弹性刚度的底部剪力设计法,建立了摩擦耗能减震支撑的设计步骤;结合振型分解反应谱分析方法,用主体结构的侧向位移向量将多自由度体系转化为等效单自由度体系,提出了基于弹性刚度的反应谱设计法,建立了摩擦耗能减震支撑的设计步骤;通过6层和10层的算例示例了设计方法的过程与步骤;通过对抗侧刚度竖向分布不均结构的讨论,证实了基于弹性刚度的设计方法能够很好的适应于不同的主体结构;提出了设计方法的相关处理技巧和提高设计精度的方法。最后,本文结合在研究和工程应用中的一些问题,提出了今后该课题进一步发展的方向和需要解决的困难。
徐卫宾[2]2008年在《钢筋混凝土摩擦耗能支撑框架—核心筒结构的工程应用研究》文中研究表明地震灾害是人类威胁最大的自然灾害之一,长期以来经过不断的努力,人们在抵御地震灾害方面取得了长足进步,结构控制成为建筑结构抗震的发展趋势之一。随着建筑高度的增加,水平荷载成为结构分析与设计的主要问题,同时也是结构设计中必须考虑的问题。云南省工程抗震研究所以“低造价、高性能、易生产、便施工”为目标,研究了钢筋混凝土支撑钢板—橡胶摩擦耗能支撑体系。框架-核心筒结构当抗侧力刚度不能满足设计要求时,结合上述体系提出在结构中布置钢筋混凝土摩擦耗能支撑体系形成钢筋混凝土摩擦耗能支撑框架-核心筒结构,并分析研究其抗震性能。本文首先总结了被动耗能减震的分类及发展过程,详细介绍了钢筋混凝土摩擦耗能支撑体系的理论基础和构造,并对钢筋混凝土摩擦耗能支撑框架-核心筒结构的分析方法、原理做了阐述。然后以一栋框架-核心筒结构的实际工程为研究对象,用SATWE和ETABS软件进行整体计算分析,并对计算分析结果进行对比;用ETABS软件建立钢筋混凝土摩擦耗能支撑框架-核心筒结构模型,对耗能支撑结构模型进行了多遇地震作用下的振型分解反应谱和弹性时程分析,研究了耗能支撑结构的动力特性、抗震性能、构件的受力变化及摩擦耗能器的耗能效果;对普通结构、耗能支撑结构分两步进行罕遇地震作用下地震反应分析,对比了普通结构、耗能支撑结构在罕遇地震作用下的抗震性能、摩擦耗能器耗能效果。结果表明,在普通结构不满足规范要求时,钢筋混凝土摩擦耗能支撑体系在多遇地震作用下能够提供足够的抗侧刚度、较好的控制结构侧向位移,在罕遇地震作用下,摩擦耗能器启动耗能,耗能支撑结构能够满足“大震不倒”的要求。通过对耗能支撑结构的工程应用研究,表明这种体系是一种极具实用价值的新型耗能减震机构体系。最后,本文结合在研究和在工程应用中的一些问题,提出了今后该课题进一步发展的方向和需要解决的困难。钢筋混凝土摩擦耗能支撑框架-核心筒结构是摩擦耗能减震技术和框架-核心筒结构相结合的产物,其减震效果较好,对这种新的结构形式的研究必然对钢筋混凝土摩擦耗能支撑体系在高层与超高层结构中的应用起到积极推动作用。
骆年红[3]2013年在《位移相关摩擦阻尼器对框架及隔震结构地震反应控制研究》文中指出结构被动控制可以有效地减轻结构在风和地震作用下的反应和损伤、有效地提高结构的抗灾能力,在结构中设置位移相关摩擦阻尼器是结构被动控制的有效策略之一。在结构振动控制几十年的发展过程中,国内外学者对于各种摩擦阻尼器的试验、理论分析和控制设计方法进行了大量研究。但随着被动消能减震技术的不断发展,仍出现一些问题有待进一步探讨研究。在此背景下,本文主要进行了以下几个方面的研究：1.本文首先提出了一种位移相关摩擦阻尼器的力学模型,并对SDOF体系的控制方程利用谐波平衡法求得正弦波激励下的位移解析解。然后利用经典的四阶Runge-Kutta法对位移的解析解和频率响应方程进行数值检验,并研究了位移相关摩擦阻尼器的叁个参数对二者吻合程度的影响。本文还研究了有控SDOF体系在El Centro(1940,NS)地震动激励下的响应。2.本文对位移相关摩擦阻尼器用于五层剪切型框架结构地震反应控制进行了系统研究。MATLAB数值分析结果表明,在分别输入具有长周期速度脉冲型地震波和典型的常规强震记录时,位移相关摩擦阻尼器对结构地震响应的控制效果非常显着。在此基础上还从能量的角度分析了设置摩擦阻尼器的减振机理,并给出了摩擦阻尼器振动控制的能量描述方法。3.研究了两个位移相关摩擦阻尼器在五层剪切型框架上的最优布置问题。利用国际上通用的结构振动控制Benchmark评价指标,对位移相关摩擦阻尼器的控制效果进行比较分析,最终确定这两个阻尼器应该布置在结构层间位移较大的位置上,即剪切型框架的底部两层。4.研究了位移相关摩擦阻尼器对铅芯橡胶基础隔震结构的减震效果。对该隔震结构数值分析表明,在脉冲型近场地震激励下能显着降低隔震层位移,减幅可达50%左右,同时对上部结构的层间位移和加速度响应也有一定的减震效果,但是震后隔震层有可能存在残余位移。而在常规强震激励下,位移相关摩擦阻尼能够减少隔震层位移,但是会增加上部结构的地震响应。根据参数分析,对位移相关摩擦阻尼器的叁个主要参数如何选取给出了建议。
樊艳云[4]2012年在《低造价摩擦耗能支撑在框架—核心筒结构中的应用研究》文中研究说明地震灾害是对人类威胁最大的自然灾害之一,长期以来经过不断的努力,人们在抵御地震灾害方面取得了长足的进步,结构控制成为建筑结构抗震的发展趋势之一。随着建筑高度的增加,水平荷载成为结构分析与设计的主要问题,同时也是结构设计中必须考虑的问题。昆明理工大学抗震研究所以“低造价、高性能、易生产、便施工”为目标,研究开发了低造价摩擦耗能支撑结构体系。当框架-核心筒结构的抗侧力刚度不能满足设计要求时,在结构的合适位置添加低造价摩擦耗能支撑,能够提高结构的抗侧力刚度,改善结构的整体抗震性能。本文首先对结构减震控制技术的发展、原理和方法等做了总结和阐述,详细介绍了低造价摩擦耗能支撑体系的构造和工作原理,并对摩擦耗能支撑结构的分析方法和原理做了简要的阐述。然后以一实际的框架-核心筒结构为例,利用PKPM和ETABS两种软件对结构进行了整体建模,并对计算结果进行了对比分析；通过对摩擦耗能支撑结构进行多遇地震和罕遇地震分析时,添加初始启动力为1000KN的摩擦耗能器能够使摩擦耗能支撑结构的层间位移角满足规范的要求。通过对摩擦耗能器内力的分析研究可知,在多遇地震作用下,摩擦耗能器的内力小于其初始启动力,耗能器不启动,只对结构提供水平向的抗侧刚度；在罕遇地震作用下,摩擦耗能器的内力大于其初始启动力,耗能器启动,进行摩擦耗能。通过摩擦耗能支撑结构在工程中的应用研究表明：此种结构体系是一种极具实用价值的新型耗能减震结构体系。第叁对现有摩擦耗能器的几种改进方案利用有限元软件ABAQUS进行了数值模拟分析,通过分析可知,在原始4螺栓模型的上部盖板添加一定尺寸的加劲肋,可以有效防止在单个螺栓极限荷载作用下上部盖板的翘曲；对6螺栓模型增加上部盖板的厚度或者是添加加劲肋,能够有效的防止在单个螺栓极限荷载作用下上部盖板的翘曲。最后,本文结合在研究和工程应用中的一些问题,提出了今后该课题进一步发展的方向和需要解决的问题。低造价摩擦耗能支撑结构是摩擦耗能减震技术和框架-核心筒结构相结合的产物,能够有效的改善结构的抗震性能,本文所做的研究将会对摩擦耗能支撑结构在高层和超高层结构的应用起到积极的作用。
徐玉野[5]2003年在《摩擦耗能框架弹塑性动力分析与应用》文中提出本文在广泛调研国内外对摩擦耗能框架结构的研究成果基础上，从摩擦耗能框架动力时程分析的研究出发，逐步深入开展对摩擦耗能框架结构的理论研究，进而探讨摩擦耗能减震技术在结构抗震加固中应用的设计方法。 在摩擦耗能框架结构弹塑性动力分析方面，本文建立了面向设计的摩擦耗能框架结构非线性地震反应时程分析方法，并利用VC++编制了相应的程序IDAFF；给出了带有摩擦耗能器的有阻尼单层框架在正弦波激励下反应的解析解；同时本文从多自山度的角度出发对摩擦耗能框架的影响因素进行分析，得出相关的结论。 在摩擦耗能框架结构优化方面，本文提出了摩擦耗能支撑参数优化的一种新的数学模型。它的特点是在相同的层间位移角限值下，所求得的框架各层耗能支撑刚度之和最小。本文建议利用遗传算法求解该优化问题，并编制了基于遗传算法的摩擦耗能框架结构弹塑性动力优化分析程序GAOFF。此外，还解决了多种地震波输入下摩擦耗能框架的优化问题，并通过算例进行详细的解析。算例表明，分析方法是有效的，从而成功地解决了多、高层框架结构摩擦耗能支撑参数的确定问题。 对于摩擦耗能减震技术在结构抗震加固中的应用方面，本文以工程为例，结合软件TAT对该结构进行抗震验算，找出结构薄弱层，利用遗传算法优化设计摩擦耗能支撑参数，使结构满足多遇地震和罕遇地震下结构位移控制要求。 本文最后对多层框架动力分析和摩擦耗能框架动力分析进行讨论，考虑框架结构双线性模型的第二刚度系数对动力反应分析的影响，得出相应结论。通过分析IDAFF与TAT结果的差别，得出：规范的弹塑性动力分析的层间位移角计算结果在多遇地震作用下是偏大的，在罕遇地震作用下有可能偏小。
王春波[6]2006年在《摩擦耗能支撑框架结构减震性能研究》文中提出在结构中设置耗能支撑是多高层建筑减轻地震灾害、实现结构被动控制的有效途径之一。本文在广泛调研国内外对摩擦耗能支撑框架结构研究成果的基础上,首先讨论了摩擦耗能支撑的计算模型和滞回模型,然后根据摩擦耗能支撑的特点分别阐述了框架主体结构为层间模型和杆系模型的分析理论。结合一六层钢筋混凝土框架工程实例,对纯框架结构、普通支撑框架结构和摩擦耗能支撑框架结构叁种工况在多遇及罕遇地震作用下的抗震性能进行了深入分析,结果表明:在多遇地震作用下,摩擦耗能支撑仅相当于普通支撑,起增加结构侧向刚度的作用;在罕遇地震作用下,摩擦耗能支撑能大幅降低结构的峰值反应,具有明显的减震效果。本文还对一十五层框架结构在叁种不同支撑布置方式下的减震效果进行了对比分析,结果表明:把摩擦耗能支撑布置在结构剪切变形较大的底部八层能获得较好的减震效果,这为摩擦耗能支撑框架结构的支撑设计提供了一些参考性建议。最后论文还对摩擦耗能减震结构的设计原则和方法进行了初步分析和探讨。
朱胜兰[7]2012年在《几何尺寸对K型摩擦耗能支撑性能的影响研究》文中研究说明摩擦耗能支撑体系属于结构减震控制技术范畴,通过大量的研究,由于其抗震效果明显,现已广泛应用于实际工程中。云南省工程抗震研究所针对云南地区的特殊情况,研发了一种低造价、高性能的结构减震控制技术,即钢板-橡胶摩擦耗能支撑体系。本文围绕这一技术进行进一步的研究。论文首先回顾和总结了国内外结构减震控制技术的发展及应用情况,重点阐述了低造价钢筋混凝土摩擦耗能支撑体系的基本原理和计算方法；其次,以一个多层钢筋混凝土框架结构为对象,将其简化为简单的平面框架,在框架中增设K型钢筋混凝土支撑,并利用有限元软件SAP2000进行模型的建立,对不同类型的K型耗能支撑结构进行多遇地震下的弹性反应谱分析,时程分析以及罕遇地震下的时程分析、静力弹塑性分析,研究结构的抗震性能、结构构件的内力变化以及耗能器耗能效果,从而找出合适的K型支撑来取代传统的X型支撑；最后,通过减小多层混凝土框架结构中框架梁、柱的截面尺寸,使其性能不满足规范要求,然后在适当的位置增设K型以及X型耗能支撑,利用有限元软件对结构进行分析,从而验证得出的结论。最后,结合论文研究过程中遇到的困难,提出了本课题需要进一步研究的问题和方向,希望K型摩擦耗能支撑的研究能为摩擦耗能支撑技术的发展起到积极的推动作用。
刘长松[8]2009年在《大型电力厂房结构地震反应分析及被动控制方法研究》文中指出地震是人类社会发展过程中最严重的自然灾害之一,历次地震震害表明,强烈的地震作用往往会给人们的生命财产造成严重危害。作为重要的生命线工程,电力厂房的震害不仅会带来巨大的经济损失,而且还极易引发次生灾害,造成极其严重的后果,使整个生命线工程系统功能造成严重的损坏乃至彻底丧失。因此,合理、安全地进行电力厂房及其电力设施的抗震设计,使其具有较好的抗震性能,较高的抗震等级,是目前电力厂房抗震的重要课题。结构振动控制技术是一种新兴的防灾减灾技术,近些年取得了蓬勃发展。大型有限元分析软件的出现使得对复杂的电力厂房结构进行叁维时程分析和改造、提高其抗震性能成为可能。本文围绕实际电力厂房框排架结构,进行叁维地震反应分析,分析结构的抗震性能,本文主要研究内容包括:1.利用大型有限元软件ANSYS建立电力主厂房空间模型,研究结构在弹性阶段纵、横向结构的变形、层间变形及扭转效应,分析框架与排架结构的协同工作性能。对建立的空间模型和平面模型计算结果做了对比,为设计提供建议。2.通过对整体结构模型进行叁维地震输入下的弹塑性分析,并与弹性阶段结构反应进行对比,以及不同峰值地震作用下地震反应的对比分析,结果表明结构进入弹塑性状态后,薄弱部位变形集中,导致其提前破坏,因此需进行弹塑性分析。3.对安装摩擦阻尼器和安装粘滞阻尼器的结构模型进行地震反应分析,并与原结构进行比较分析,证明了两种阻尼器的有效性,进而对两种阻尼器进行参数分析。
徐晓[9]2003年在《摩擦耗能支撑框架结构动力分析》文中研究指明耗能减震技术是通过在结构中设置特殊的耗能装置，吸收本来由主要结构构件消耗的地震输入能量，以达到减少结构地震反应的目的。耗能减震技术以其行之有效、简单方便、经济实用等优势，得到了工程界的认可与欢迎，为了使耗能减震技术广泛应用于我国，有必要对其进行深入的理论分析与研究。本文针对摩擦耗能这一减震形式进行讨论，采用非线性弹簧单元、组合单元建立摩擦耗能支撑框架结构的有限元模型。选取一五层框架作为算例，利用ANSYS程序，对摩擦耗能支撑框架、无支撑框架和普通支撑框架的地震反应进行了计算比较，分析了摩擦耗能支撑的减震效果。结果表明：摩擦耗能支撑具有明显的减震效果，它大大降低了地震作用下结构的峰值反应，有效地消耗了地震能量。此外，本文还对耗能支撑减震参数(斜撑刚度、耗能器屈服位移)的改变以及耗能支撑的不同布置方式对结构减震效果的影响进行了分析，为摩擦耗能支撑框架的设计提供一些参考性建议。
汤统壁[10]2007年在《耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法研究》文中研究表明本文对基于性能的抗震设计方法和耗能减震技术的国内外研究状态进行了总结，以安装位移相关型耗能器(金属、摩擦耗能器)的钢结构为主要研究对象，初步建立了耗能减震钢结构的性能水准和目标，对耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法进行了研究，主要内容如下：结合国内外相关研究成果，初步建立了耗能减震钢结构的性能水准和性能目标，并对相应的性能水准进行量化。讨论了采用振型分解反应谱法和时程分析法进行耗能减震结构分析时存在的主要问题，针对安装位移相关型耗能器钢结构的特点，在现有耗能减震结构性能设计研究成果基础上，提出了基于性能目标的简化分析与设计方法。对安装位移相关型耗能器的某七层钢框架结构，采用SAP2000大型有限元结构分析软件对结构分别进行基于“小震性能目标”及“中震性能目标”的分析与设计，结果表明本论文提出的方法能减少迭代计算过程，较好地满足预期的性能目标，并满足在初步设计阶段合理、快速确定耗能器及连接构件设计参数，有利于与普通结构方案进行多方案对比优选，具有较为明显的优越性。
参考文献：
[1]. 基于弹性刚度的摩擦耗能支撑框架结构的设计方法研究[D]. 金耀. 昆明理工大学. 2007
[2]. 钢筋混凝土摩擦耗能支撑框架—核心筒结构的工程应用研究[D]. 徐卫宾. 昆明理工大学. 2008
[3]. 位移相关摩擦阻尼器对框架及隔震结构地震反应控制研究[D]. 骆年红. 武汉理工大学. 2013
[4]. 低造价摩擦耗能支撑在框架—核心筒结构中的应用研究[D]. 樊艳云. 昆明理工大学. 2012
[5]. 摩擦耗能框架弹塑性动力分析与应用[D]. 徐玉野. 华侨大学. 2003
[6]. 摩擦耗能支撑框架结构减震性能研究[D]. 王春波. 西安建筑科技大学. 2006
[7]. 几何尺寸对K型摩擦耗能支撑性能的影响研究[D]. 朱胜兰. 昆明理工大学. 2012
[8]. 大型电力厂房结构地震反应分析及被动控制方法研究[D]. 刘长松. 哈尔滨工业大学. 2009
[9]. 摩擦耗能支撑框架结构动力分析[D]. 徐晓. 河北农业大学. 2003
[10]. 耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法研究[D]. 汤统壁. 广州大学. 2007
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