【摘 要】
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掉层结构作为最常见的山地建筑结构形式,其特点在于底部约束端不等高,此特征使其天然存在竖向不规则和扭转不规则等“缺陷”,其抗震性能相对普通结构有所削弱,因而在实际设计建造中,如何有效的改善掉层结构的抗震能力,一直是广大研究人员和设计人员所关注的问题。本文对使用金属阻尼器改善掉层框架结构抗震性能展开研究,选取了基于减震性能曲线的减震设计方法作为本文布置金属阻尼器的主要方法,并结合掉层结构的特征对其进行
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掉层结构作为最常见的山地建筑结构形式,其特点在于底部约束端不等高,此特征使其天然存在竖向不规则和扭转不规则等“缺陷”,其抗震性能相对普通结构有所削弱,因而在实际设计建造中,如何有效的改善掉层结构的抗震能力,一直是广大研究人员和设计人员所关注的问题。本文对使用金属阻尼器改善掉层框架结构抗震性能展开研究,选取了基于减震性能曲线的减震设计方法作为本文布置金属阻尼器的主要方法,并结合掉层结构的特征对其进行调整。用SAP2000软件建立模型,通过弹塑性时程分析,对比了不同阻尼器布置方式的减震效果差异,验证了本文所选方法的科学性与合理性;建立了不同掉层掉跨数的掉层结构算例并对其进行基于减震性能曲线的减震设计,通过动力弹塑性分析评估金属阻尼器作用于不同掉层掉跨数掉层结构的减震效果,探究减震效果与掉层掉跨数之间的规律;最后以掉三层三跨掉层框架结构为基础,对其无控结构和经过减震设计的减震结构进行了IDA分析和易损性分析,以对金属阻尼器的减震效果做更全面的评估。本文通过研究,得到如下结论:（1）提出了基于日本规范的掉层结构楼层剪力计算公式,用以计算掉层框架结构的各层剪力及地上一层接地部分与掉层相连部分两者间剪力分布,并证明掉层结构底部内力分布与其刚度分布、质量分布直接相关。（2）对比了基于减震性能曲线的减震设计方法布置阻尼器、平均布置阻尼器以及基于位移布置阻尼器三种金属阻尼器竖向布置方式的减震效果,根据对结构层间位移角、层间柱剪力、层间扭转角的分析结果,基于减震性能曲线布置阻尼器的结构其抗震性能好于基于位移布置结构,而基于位移布置结构抗震性能略好于均匀布置结构。以基于减震性能曲线的设计方法对掉层结构进行减震设计时,应注意在掉层结构上接地端部位进行适当加强。（3）对于掉层掉跨数不同的掉层结构,合理布置阻尼器均能显著增强其抗震性能,达到预期减震效果。以本文所选方法而言,相对于无控结构,减震结构在小震及大震下的层间位移角减小30%～40%;柱构件所承受剪力减震幅度在小震下为30%～40%,在大震下为10%～20%;层间扭转角的减小幅度在小震下为40%～80%,在大震下为40%～60%;减震效果随掉层掉跨数的增加而略微增强。（4）合理布置金属阻尼器可明显增强掉层结构承受强震作用的能力,以结构接近倒塌时作用的地震动PGA而言,增幅约为60%;减震结构的变形能力及延性较无控结构也有明显提升。（5）布置金属阻尼器会略微增大结构基底剪力,但增大原因主要在于布置金属阻尼器延缓了结构刚度退化速率,在两种结构刚度退化近似的前提下,以基底剪力/PGA衡量二者的加速度反应,则在地震动输入强度大于罕遇地震后,减震结构的加速度反应均小于无控结构。（6）通过对无控结构及减震结构的易损性分析,根据美国规范FEMA273及ATC63,本文无控结构虽以7度（0.15g）进行设计,但在8度（0.2g）多遇地震作用下依然能达到基本完好（OP）水准,在8度（0.2g）设防地震下能达到轻微损坏（IO）水准,在8度（0.2g）罕遇地震作用下能达到生命安全（LS）水准;而布置金属阻尼器后的减震结构,在8度（0.2g）设防地震作用下能达到基本完好（OP）性能水准,在8度（0.2g）罕遇地震作用下能达到轻微损坏（IO）性能水准。
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