黏滞阻尼器力学性能检测方法研究

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目前,耗能减震技术已经在结构应用上得到广泛发展,成为抵御地震和强风的一种有效的措施。在耗能减震装置中,由于黏滞阻尼器耗能能力强、受激励频率和温度的影响较小,不会影响结构的周期和振型以及具有良好耐久性等特点,成为结构工程师们的首选。但是,耗能减震技术还尚未成熟。减震产品在我国的应用发展中出现了诸多问题,在大量的新建建筑和加固建筑对阻尼器提出越来越多需求的情况下,很多自主品牌的阻尼器应运而生,产品质量层次不齐,阻尼器的性能难以得到很好的保障。阻尼器的生产、检测、安装及验收等多个环节,决定了阻尼器性能的好坏。我国编制的相关规程中对黏滞阻尼器产品提出了性能检测的要求,但仍不能对阻尼器进行规范化、标准化的测试。在这样的背景下,本文对比了国内外检测规范并有针对性地对黏滞阻尼器的力学性能检测方法进行了系统的研究,对我国现行的检测标准提出了一些建议,旨在为黏滞阻尼器检测标准的完善提供参考。主要研究内容及结论如下:(1)基于速度型黏滞阻尼器本构关系式:F(28)CV~?对试验检测指标进行了参数识别,并利用能量等效的方法讨论了黏滞阻尼器的耗能能力。(2)结合黏滞阻尼器的产品特征、行业需求及相关标准要求,对欧盟标准EN15129、美国HITEC、ASCE7-10、FEAM450、日本JSSI、《建筑消能阻尼器》、《建筑消能减震技术规程》、《桥梁用黏滞流体阻尼器》等规范的黏滞阻尼器检验测试要求及内容进行了对比与讨论,并给出了相应的建议。(3)选取了4组黏滞阻尼器试件分别进行极限位移、低速轴向阻力、基本力学性能、疲劳性能、频率相关性能试验,结果表明:各黏滞阻尼器试件有间隙存在时,在小速度、小位移即0.1、0.2倍设计位移下不符合其本构关系式F(28)CV~?;加载频率和位移幅值并不直接影响黏滞阻尼器的出力,而是活塞的相对运动速度起主导作用。(4)通过黏滞阻尼器的力学性能试验发现,间隙对黏滞阻尼器耗能能力的影响可以通过滞回曲线图形的变化来表示。在SAP2000中建立有限元分析模型,结果表明:在间隙一定的情况下,多遇地震作用下间隙对黏滞阻尼器耗能能力的影响远大于罕遇地震。(5)采用相对位移法和保形映射法对试验的原始数据进行前处理,运用最小二乘法和能量等效法拟合黏滞阻尼器的阻尼系数C和速度指数?,并运用梯形积分的原理求出黏滞阻尼器的耗能。(6)对疲劳测试的加载方式和性能要求进行探讨,结果表明:黏滞阻尼器在加载第1圈时性能不稳定,最大阻尼力实测值偏差较大,建议在对疲劳性能测试进行数据处理时,可不考虑第1圈的数值。最大阻尼力建议采用实测值与设计值的偏差作为检验标准,滞回曲线面积建议采用实测值变化率作为检验标准。
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