框架结构基于加劲阻尼器的减震加固与损伤分析

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摘要:利用消能减震的方法对既有建筑进行抗震加固是近年来的一个新趋势,该方法通过给结构添加消能减震装置,来修改结构的地震响应,减轻地震力的影响,受到了广泛的关注。开孔式加劲阻尼器是一种位移型消能减震装置,该装置构造简单,减震机理明确,并且在国内已经具有一定的理论研究基础,但在实际工程中的应用研究还很少。本文归纳总结了开孔式加劲阻尼器的研究现状,综述了损伤分析的计算方法。在此基础上,本文着眼实际工程,采用有限元模拟的方法,对基于该阻尼器的消能减震结构从计算模型到分析方法进行了全面的研究。本文完成的主要研究工作归纳如下:一、利用ANSYS有限元分析软件对菱形开孔式加劲阻尼器进行了数值模拟和参数分析,深入研究了该阻尼器的滞回性能,并直观地分析了不同的几何参数值对该阻尼器力学性能的影响。二、利用SAP2000有限元分析软件建立了消能减震结构的三维非线性计算模型,并重点研究了其中的集中塑性铰模型和基于Bouc-Wen微分方程的阻尼器宏模型。三、利用时程分析评估了原结构的抗震性能,研究了加劲阻尼器装置的减震控制效果。四、基于SAP2000API进行二次开发,并利用C#语言开发了两个插件,用于计算基于Park-Ang损伤模型的构件损伤指标,利用加权组合法计算结构的损伤指标,并利用损伤分析结果,再次研究了加劲阻尼器装置的减震控制效果。五、最后对全文进行了总结,给出了加劲阻尼器在工程应用中的几点建议,并对后续研究工作予以展望。研究表明,在满足其理论工作原理的边界条件下,菱形开孔式加劲阻尼器具有稳定的塑性滞回性能和较强的耗能能力。使用该阻尼器装置进行减震加固时,在设计得当的情况下,可以充分发挥其滞回耗能能力,实现良好的减震加固效果。
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