粘弹性阻尼器及消能减震结构的研究与应用

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粘弹性材料具有应变滞后于应力的阻尼特性,由它制成的粘弹性阻尼器及粘弹性消能支撑是一种基本上与速度相关的被动减振装置,可减少工程结构物对风及地震的振动反应.因此,对于设置粘弹性消能支撑的结构的研究,在理论上和实用上都是很有价值的.该文在综述了国内外消能减振技术的研究成果及工程实践后;阐述了国产兰陵牌粘弹性阻尼器的开发研制情况;在试验研究的基础上,给出了粘弹性阻尼器的改进四参数模型;提出了一些新型的粘弹性消能支撑型式,并推导了它们的水平控制力的计算公式;同时分析了影响粘弹性消能减震结构减振效果的主要参数,给出了粘弹性消能减震结构阻尼比的计算方法;讨论了阻尼比、刚度的变化对结构动力反应的影响,提出了粘弹性消能减震结构的地震影响系数的计算公式;最后给出了粘弹性消能减震结构的抗震设计方法.该文研究的主要内容和成果如下:1.介绍了国产兰陵牌粘弹性阻尼器的开发和研究情况,给出了这种粘弹性阻尼器的成品质量检测指标;分析了粘弹性阻尼器的力学性能,将粘弹性阻尼器的表现的储存剪切模量与粘弹性材料的储存剪切模量区分开来.2.通过对粘弹性阻尼器的性能试验,研究了环境温度、激振频率、反应幅值及滞回圈数等因素对其力学性能的影响,给出了工程应用的参数取值范围;在四参数模型的基础上,运用温频等效原理,给出了粘弹性阻尼器的改进四参数模型.3.研究了粘弹性消能支撑的型式,推导了支撑轴向变形的表达式,并给出了支撑水平控制力的计算公式;分析了支撑中钢杆拉压刚度对粘弹性阻尼器损耗因子的影响,提出了钢杆应满足的承载力和刚度要求.4.研究了影响粘弹性消能减震结构减振效果的主要参数,结合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),给出了这些参数的取值范围;推导了设置粘弹性消能支撑后结构阻尼比的计算公式;给出了满足工程应用的消能支撑简化设计方法.5.分析了阻尼比、刚度的变化对结构动力反应的影响,结构先前的研究成果,给出了粘弹性消能减震结构的地震影响系数的计算公式.6.探讨、提出了粘弹性消能减震结构的抗震设计方法和步骤,此法简洁、方便,且与现行抗震规范的设计思想一致.7.介绍了两个实际工程,给出了粘弹性消能减震结构的地震反应计算方法和主要计算结果;实践表明,粘弹性消能支撑不仅能有效地降低结构的地震反应,且经济效益也十分显著.
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