【摘 要】
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消能减震技术是提高结构抗震性能、减轻震害的有效途径。摩擦阻尼器因造价成本低、耗能能力强等优点得到了广泛的应用。但传统的摩擦阻尼器在使用时存在如下弊端:阻尼器提供的是恒定的摩擦力,不能满足不同地震反应时的耗能需求;阻尼器不具有自复位能力,使得结构在震后残余变形较大,难以修复。鉴于此,本文在已有研究的基础上提出了一种自复位变摩擦阻尼器,可以根据地震反应改变出力大小,且具有一定自复位能力,具有较好的减震
【基金项目】
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国家自然科学基金(51878240);
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消能减震技术是提高结构抗震性能、减轻震害的有效途径。摩擦阻尼器因造价成本低、耗能能力强等优点得到了广泛的应用。但传统的摩擦阻尼器在使用时存在如下弊端:阻尼器提供的是恒定的摩擦力,不能满足不同地震反应时的耗能需求;阻尼器不具有自复位能力,使得结构在震后残余变形较大,难以修复。鉴于此,本文在已有研究的基础上提出了一种自复位变摩擦阻尼器,可以根据地震反应改变出力大小,且具有一定自复位能力,具有较好的减震性能。在结构减震控制研究中有些阻尼器的力学模型比较复杂、滞回曲线形状独特,运用现有的有限元软件对其结构减震性能进行模拟研究难以实现。向量式有限元方法能够利用Matlab数学软件编程进行计算,具有形式灵活,计算效率高的特点,解决此类问题具有明显优势。本文引入向量式有限元法围绕阻尼器对结构的减震控制展开研究,主要内容包括:(1)设计一种具有自复位功能的变摩擦阻尼器。对阻尼器进行拉压循环试验;结合阻尼器工作原理和试验结果,利用Matlab软件建立其力学模型,并数值研究位移幅值、铰接连杆初始角度和初始预压力对其滞回曲线和力学性能(单位循环耗能、割线刚度、和等效阻尼比)的影响。(2)阐述向量式有限元分析方法的基本理论,包括基本概念以及平面弯曲杆件结构分析的计算流程。在此基础上,将自复位变摩擦阻尼器引入框架结构中,利用Matlab软件建立了基于向量式有限元的减震结构分析程序。(3)以一五层三跨钢框架结构为算例,采用基于向量式有限元的减震结构分析程序分别计算无控框架和自复位变摩擦阻尼器减震结构在小震和大震下的地震响应(楼层最大位移、层间位移角、残余变形和楼层加速度),以评价自复位变摩擦阻尼器的功效。
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