建筑结构消能减震是一种有效的结构控制技术,随着技术的发展,在实际工程中的应用越来越广泛。消能减震技术是在建筑结构中安装耗能装置通过产生摩擦、剪切、弯曲、扭转等弹塑性变形来消耗地震输入结构中的能量,使主体结构的地震响应减小的一种手段。本文在已有的理论分析和试验研究基础上,对传统耗能钢板焊接在矩形连接板上的弯曲型软钢阻尼器进行改进,提出了一种新型的预应力弯曲型软钢阻尼器,该阻尼器由固定螺栓和预应力钢绞线穿过预先经过表面处理并且预留孔洞的耗能钢板、钢垫块以及L型连接钢板,对预应力钢绞线张拉预应力紧固阻尼器组件,形成整体协同工作。这种阻尼器可以避免对耗能钢板高温焊接,并且构造简单,耗能能力强,可实现装配式预生产。本文围绕预应力弯曲型软钢阻尼器这个主题,对阻尼器参数的理论分析、有限元模拟分析、力学性能试验进行研究,主要内容如下:(1)在已有的研究成果基础上,根据相关的力学原理,对该阻尼器的基本力学性能参数进行了推导。针对施加多大的预应力合理这一问题,分析了阻尼器在实际工作中受力的状态,得到预应力的施加与阻尼器工作中耗能钢板塑性变形产生的竖向轴拉力相关,对耗能钢板受力过程中的薄膜内力(竖向的轴拉力)进行了弹性、弹塑性分析,推导出预应力施加的合理范围。(2)通过对不同参数下的阻尼器分别在两种不同边界条件下进行ABAQUS有限元模拟分析,结果表明,施加的预应力在某一范围内对阻尼器的耗能有影响,当超出这个范围耗能能力趋于稳定状态;随着耗能钢板厚度的增大,滞回曲线越饱满,其形状会越接近于矩形,耗能稳定。针对实际工程应用中对预应力弯曲型软钢阻尼器不同承载力和耗能能力的需求,对不同吨位阻尼器所需的耗能钢板的数量、厚度以及所需要施加的预应力建议值进行了总结,并对双排布置阻尼器进行了有限元的模拟和分析。(3)针对三个不同参数预应力弯曲型软钢阻尼器以及一个相同尺寸焊接连接的弯曲型软钢阻尼器进行渐増位移循环往复加载试验和固定位移循环往复加载试验。由试验所得结果表明,预应力弯曲型软钢阻尼器在施加150kN,200kN预应力下的滞回曲线总体上形状饱满,耗能性能稳定,没有出现低周疲劳现象,塑性变形也比较均匀,这与数值模拟分析的结果是一致的。对比相同尺寸焊接连接阻尼器的滞回曲线可知,预应力弯曲型软钢阻尼器具有更良好的耗能性能,验证了采用预应力紧固阻尼器的方法可行有效。对阻尼器在受力过程中的应变变化进行了研究,结果表明,应变随位移的变化同步变化,靠近中间测点的应变,随着位移增大受到轴力和剪力的影响逐渐增大,验证了理论部分对间部的设计思路可行。(4)采用可以考虑各向同性强化的Steel01单轴本构作为所研究的预应力弯曲型软钢阻尼器的本构模型,并用OpenSees分别对不考虑各向同性强化和考虑各向同性强化与试验曲线进行了拟合,验证了使用Steel01单轴本构并考虑各向同性强化能够较好的描述预应力弯曲型软钢阻尼器的力-位移关系。