粘滞阻尼器加固底框砌体结构减震设计方法研究

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底框砌体结构是我国特有的一种混合结构形式,使用功能良好但抗震性能较差,大量既有底框砌体结构急需升级加固改造。粘滞阻尼器减震技术依靠布置在结构中的阻尼器耗散地震能量,从而减小主结构的变形和损伤。目前,粘滞阻尼器在底框砌体结构加固设计中缺少简单有效的设计方法,但其施工简单、便于修复替换等优势必将在今后底框砌体结构加固中得到广泛应用。本研究工作以底框砌体结构的社会现状、抗震性能与消能减震加固技术理论为研究背景,通过底框砌体结构抗震性能与加固设计有限元分析、粘滞阻尼器力学性能试验、粘滞阻尼器减震加固设计方法理论计算三个方面对粘滞阻尼器减震加固设计方法在底框砌体结构中的应用进行深入研究,主要研究成果如下:首先,采用ETABS有限元软件对比分析未加固底框砌体结构模型、抗震墙加固底框砌体结构模型、粘滞阻尼器加固底框砌体结构模型的地震反应,进一步掌握底框砌体结构的抗震性能,研究增设粘滞阻尼器加固底框砌体结构的可行性和相较于传统抗震墙加固方法的优势。其次,以3种规格粘滞阻尼器为例,进行力学性能试验,以输入正弦波、地震波两种激励加载方式测得各工况下阻尼器出力情况,研究不同规格阻尼器所具有的耗能规律与耗能特性;对比阻尼器出厂测试结果,定量分析其设计与实际力学性能之间的差异。此外,提出一种应用于底框砌体结构加固的粘滞阻尼器减震加固设计方法,并通过工程应用实例验证该设计方法的有效性,同时验证阻尼器出厂性能与实际性能之间存在的差异。结果表明:底框砌体结构底层较柔弱,在地震作用下会产生破坏集中现象;增设抗震墙能有效改善底层抗震能力,增加底层刚度,但会引起上部砌体结构地震反应增大,而附加粘滞阻尼器在控制薄弱层的同时大大提高结构整体抗震性能;在既有底框砌体结构采用传统抗震加固方式的基础上,提供一条减震加固思路与加固方法。阻尼器工作性能较好,且具有优秀的耗能能力,但阻尼器在不同工作环境下阻尼力试验测试值均略小于理论计算值,因此,根据阻尼器实际耗能能力针对其恢复力模型提出修正公式。提出的减震加固设计方法计算简单,能有效应用于底框砌体结构加固工程中;阻尼器的实际耗能能力在出厂时被高估,因而在实际设计时应对阻尼器参数进行适当折减。
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