屈曲约束支撑在结构弹性和弹塑性阶段的耗能比研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuyu80237029
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近年来,随着国家的快速发展,我国的建筑行业发展也十分突出,消能减震技术在帮助建筑抵御地震伤害中扮演着越来越重要的角色。我国也制定出台了相应的消能减震结构设计、施工规范和规程并逐步进行完善。尤其是2022年开始实施的《建筑消能减震应用技术规程》中对减震效率的评价指标作出相应的调整,由原来的采用罕遇地震作用下的水平位移之比的评判标准,调整为采用阻尼器耗能所占地震输入结构中的能量的比值作为评价指标。标准更加具体,更加注重阻尼器本身的减震效果,然而现存的对阻尼器耗能比的研究还有所欠缺,则根据这个大背景之下,本文对耗能比进行了研究,并且对阻尼器耗能比公式进行推导,更具体深入的研究阻尼器耗能比,并且分析地震动参数和阻尼器参数对阻尼器耗能比的影响,旨在为最大限度发挥阻尼器耗能效率做出重要指导意义。主要的研究过程和研究结果如下:(1)首先对附加屈曲约束支撑的SDOF(单自由度)体系的耗能比公式进行研究推导,分别得到单自由度体系结构在处于弹性和塑性时的耗能比公式;其次通过Newmark隐式方法对地震作用下的单自由度体系动力方程进行求解推导,基于该算法编制了分析结构响应及能量的相关程序,并与SAP2000对比验证了其准确性,然后通过该程序对耗能比公式进行了简单的验证,证明了耗能比公式的准确性。(2)基于Newmark隐式算法编制程序,计算附加屈曲约束支撑的单自由度体系的能量时程响应,分析地震动参数、阻尼器参数对阻尼器耗能比的影响,结果表明:(1)关于外荷载频率与结构频率之比β,无论结构处于弹性还是塑性,屈曲约束支撑耗能比受频率比β影响较大,结构响应在产生共振效应时达到峰值,同时阻尼器耗能及地震输入能也迅速上升,但阻尼器耗能比在共振时是最低的。(2)关于地震加速度峰值(?)g,在常用设防烈度所对应的地震动加速度幅值范围内,其幅值的改变对阻尼器及结构能量响应具有明显影响。在结构处于弹性时,首先随着地震动加速度幅值的增大,阻尼器耗能比随之增加,但随着地震动加速度峰值的继续增大,阻尼器耗能比开始呈下降趋势;在结构进入塑性后,耗能比一直降低。所以屈曲约束支撑的耗能比在中震下可以发挥更好的耗能效果,在大震下耗能效果明显下降。(3)关于屈曲约束支撑的三个参数,分别为第一刚度K、屈服位移udy、屈服强度F1dy,对第一刚度K、屈服位移udy、屈服强度F1dy进行改变,形成多个消能减震体系。对各个消能减震体系的地震反应值及各部分耗能情况进行比较,得出最能加强屈曲约束支撑减震效果的参数改变形式为:保持屈曲约束支撑的屈服位移udy不变,增大第一刚度K和屈服强度F1dy。
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