附加阻尼的悬挂式巨型框架复合支撑体系地震反应研究

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本文在现有巨型框架悬挂体系研究的基础上,提出一种新型体系—附加阻尼的悬挂式巨型框架复合支撑体系,研究了该体系在三条地震波作用下的地震反应,剖析其抗震性能优势,为高层建筑设计人员提供参考;并且提出双向耗能型阻尼器结构形式以及工作原理,研究了该阻尼器的相关力学参数,分析其抗震效应,为工程结构减震控制提供参考。一方面,将悬挂式巨型框架结构简化为质点系模型后,利用SAP2000软件静力弹塑性分析模块计算各层主、子结构的抗侧刚度,并讨论其简化质点系模型的合理性。在此基础上,提出一种附加阻尼的悬挂式巨型框架复合支撑体系,选取三条地震波,利用自编程序进行地震响应弹塑性时程分析。计算结果表明:随着抗侧刚度的增加,体系由阻尼消耗的地震能量增加,而变形耗能减少。附加阻尼的预应力复合支撑体系,在减小体系各层水平位移的同时,有效地减小主、子结构间的相对位移,能够避免主、子结构的碰撞,对主结构起到保护作用。另一方面,由于风荷载和地震作用方向的不确定性,这就要求安装在巨型悬挂复合支撑体系主结构和子结构间的阻尼器,具有能够消耗任意方向输入的风或地震能量机能。本文提出双向耗能型阻尼器结构形式并说明其工作原理后,利用非线性理论和ANSYS软件对弯曲、拉压变形和剪切变形模型进行分析,得出相关力学参数,并基于此参数模拟阻尼器恢复力模型;最后将其应用于巨型悬挂复合支撑体系,对该体系进行地震响应弹塑性时程分析。通过分析可知,该阻尼器有效地减小主、子结构之间相对位移,避免其差较大而产生的结构碰撞;同时减小体系塑性变形能,使结构的损伤破坏由自身转移到阻尼器上,以便有效的保护结构本身,验证了该阻尼器良好的抗震效应。
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