波纹钢腹板阻尼器理论与试验研究及减震效果分析

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随着隔震减震技术水平的不断改善和提高,人们对阻尼器性能的要求也越来越高。本文基于传统剪切板阻尼器,提出了一种新型波纹钢腹板阻尼器,其相较于传统剪切板阻尼器的优势在于:波纹钢腹板可减少阻尼器面外屈曲,用以减少大型阻尼器的焊接肋板,降低肋板焊接对阻尼器的影响;波纹钢板作腹板为阻尼器提供更大的剪切刚度,以及由于手风琴效应带来的更好的耗能性能;可以采用波纹钢腹板型钢制作波纹钢腹板阻尼器,加工和维护成本较低。本文的主要研究内容与成果如下:(1)设计了新型波纹钢腹板阻尼器结构,推导了恢复力模型参数计算公式,利用ABAQUS对波纹钢腹板阻尼器做滞回分析,研究波纹钢腹板波角、波宽比、宽厚比、波形、波数对阻尼器性能的影响。分析结果显示,波宽比(波宽与腹板宽比值)小于0.22时波纹钢腹板阻尼器拥有最佳性能,而波角为30°时性能优于波角60°,波角45度最差,波纹钢腹板波形(腹板斜正子面板长度比值)为0.7与1的阻尼器性能优于波形比1.4的阻尼器,宽厚比(腹板宽与厚度比值)应大于45,而腹板内包含两个半波时阻尼器性能最佳。(2)设计制作了波纹钢腹板竖放和横放的两种阻尼器,通过试验研究两种波纹钢腹板阻尼器的性能,结果表明两种阻尼器滞回曲线饱满,具有不凡的耗能能力,竖放阻尼器的阻尼力和滞回曲线面积比横放阻尼器略大。(3)ETABS软件对装备有新型波纹钢腹板阻尼器的16层剪力墙结构进行地震响应时程分析,多遇地震下,减震结构的各层层间位移角与原结构大致相当,加设波纹钢板阻尼器不会降低结构的刚度。罕遇地震下,波纹钢腹板阻尼器能降低结构的地震响应,平均能减少27%的顶层层间位移角,以及21.5%的基底剪力。多遇地震下,阻尼器不屈服,仅起到连接连梁的作用;罕遇地震下,阻尼器滞回曲线饱满,发挥出色的减震作用。
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