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耗能减震技术是建筑结构抗震发展的新趋势,利用摩擦阻尼器进行结构减震控制是一种简单有效的被动控制方法,它制作加工方便,耗能效果明显,能够有效地减小耗能结构的振动响应,切实有效地保护主体结构不受损坏。 本文依据摩擦阻尼器的耗能原理并结合中国建筑市场需要,研究开发了一种新型菱形铰链式摩擦阻尼器,该阻尼器能够将多个具有独立刚度和消能能力的单个菱形铰链式摩擦阻尼器进行串联或者并联形成一个可变体系,设计过程中,可根据消能减震结构所需要的耗能能力和刚度确定阻尼器的串并联个数及形式,且其构造简单,价格低廉,布置方式铰为灵活,因此具有较大的推广意义。主要研究内容如下: (1)新型菱形铰链式摩擦阻尼器的理论分析 本文在国内外研究成果的基础下研究开发了新型菱形铰链式摩擦阻尼器,通过理论设计确定了该摩擦阻尼器的结构组成及其截面构造形式、介绍其工作机理并基于库伦定理提出该摩擦阻尼器的简单的力学模型。 (2)单个菱形铰链式摩擦阻尼器的性能试验 为研究阻尼器各设计因素对该新型菱形铰链式摩擦阻尼器性能的影响,对单个菱形铰链式摩擦阻尼器在不同预紧扭矩、摩擦片种类、摩擦片大小、初始角度、位移幅值下进行试验研究,得到摩擦阻尼器的主要影响参数对其力学参数及其滞回性能的影响规律,为进一步开发研究该阻尼器奠定基础。 (3)新型菱形铰链式摩擦阻尼器在结构中的设计方法研究 为充分发挥该摩擦阻尼器的耗能性能并加以推广应用,对该新型菱形铰链式摩擦阻尼器的设计方法、设防目标及其参数、数量、布置原则进行了一些探讨和研究,且提出了新型菱形铰链式摩擦阻尼器的减震消能结构的设计流程以及其连接构造。 (4)菱形铰链式摩擦阻尼器在钢框架结构中的减震性能研究 为研究该新型菱形铰链式摩擦阻尼器在钢框架结构中的消能减震性能并对该新型摩擦阻尼器进行综合评估,结合有限元软件SAP2000以一十层钢框架结构为研究对象,建立装有新型菱形铰链式摩擦阻尼器的消能减震结构,对结构进行八度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析表明,新型菱形铰链式摩擦阻尼器可以有效地保护主体结构不受损坏,具有良好的减震效果。 综上所述,本文自主创新研制了新型菱形铰链式摩擦阻尼器,通过理论分析、试验验证以及工程应用分析系统化地对该摩擦阻尼器的耗能性能进行研究,验证了该阻尼器耗能性能稳定,耗能能力强,安装设计方便、造价低廉等优点,具有较好的发展前途。