优发体育下载消能减震设计_百度文库

  消能减震 消能减震的观点: 消能减震手艺属于构造减震掌握中的被动掌握, 它是指在构造物某些部位(如支持、剪力墙、节点、 联合缝或毗连件、楼层空间、相邻修建间、主附结 构间等)设置消能(阻尼)安装(或元件),经由过程 消能(阻尼)安装发生磨擦、蜿蜒(或剪切,改变) 弹塑(或粘弹)性滞回变形来消失或吸取地动能量, 以削减主体构造地动呼应,从而制止构造发生毁坏 或坍毁,到达减震抗震的目标。装有消能(阻尼) 安装的构造称为消能减震构造。 消能减震手艺的特性 ? 减震结果较着,机关简朴,造价昂贵,适 用范畴广,保护便利; ? 既适于新建工程,也合用于已有修建物的 抗震加固、革新; ? 既合用于一般修建构造,也合用于抗震生 命线工程。 消能减震的道理 ? 构造在地动中随便时辰的能量方程 a)传统抗震构造 Ein Ev Ec Ek Eh b)耗能减震构造 E in E v E c Ek Eh Ed Ed—消能(阻尼)安装或消能元件消失或 吸取的能量。 在上述能量方程中,因为Ev(或Ev’)和Ek (或Ek’)仅仅是能量转换,不克不及消能,Ec和Ec’ 只占总能量的很小部门(约5%)阁下。在传统的抗 震构造中,次要依托Eh耗损地动能量,优发体育官网但因构造构 件在操纵其本身弹塑性变形耗损地动能量的同时, 构件自己将遭到毁伤以至毁坏,某一构造构件耗 能越多,则其毁坏越严峻。在消能减震构造系统 中,消能安装或元件在主体构造进入非弹性形态 前领先辈入消能事情形态,充实阐扬消能感化, 耗散输入给构造系统的地动能量,则由构造自己 非线性耗损的能量大大低落,这意味着构响 将大大减小,从而有用地庇护了主体构造。 构造的毁伤水平 构造的毁伤水平与构造的最大变形 △max和滞回消能(或积累塑性变形)Eh 成反比,能够表达为: D=f(△max, Eh) 在消能减震构造中,因为最大变形 △max和构件的滞回消能Eh较之传统抗震 构造的最大变形△max和滞回消能Eh大大 削减,因而构造的毁伤大大减小。 消能减震安装的范例与机能 消能减震安装的品种许多,按照消 能机制的差别可分为磨擦消能器,钢弹 塑性消能器,铅挤压阻尼器,粘弹性阻 尼器和粘滞阻尼器等;按照消能器消能 的依靠性可分为速率相干型(如粘弹性 阻尼器和粘滞阻尼器)和位移相干型 (如磨擦消能器,钢弹塑性消能器和铅 挤压阻尼器)等。 1、速率相干型消能器 (1)粘弹性阻尼器 钢板与中心钢板之间夹有一层粘弹性质料,钢板之间相对 活动使粘弹性质料发生来去剪切滞回变形,吸取和消失能量。 其滞回环呈卵形,具有好的消能机能,它能同时供给刚度和 阻尼。粘弹性阻尼器的机能受温度,频次和应变幅值的影响, 其消能才能随温度的增长而低落;跟着频次的增长而增长;当 应变幅值小于5%时,应变的影响不大。 (2)粘滞阻尼器 粘滞阻尼器次要有筒式粘 滞阻尼器、粘滞阻尼墙体系等。 筒式粘滞阻尼器普通由缸体、 活塞和粘滞流体构成。活塞上 开有小孔,并能够在充有硅油 或其他粘性流体的缸内作来去 活动。当活塞与筒体间发生相 对活动时,流体从活塞的小孔 内经由过程,对二者的相对活动产 生阻尼,从而耗散能量。粘滞 阻尼器分为线性和非线形粘滞 阻尼器曲线。使用较多的长短 线形粘滞阻尼器。 粘滞阻尼器的滞回曲线 粘滞阻尼墙 粘滞阻尼墙体系是一种可作为墙体装置在构造层间的 阻尼体系,它由内部钢板、内部钢板、隔板和粘性体组成。 阻尼墙的减震道理是把地动时修建物上基层和层间速率差 转换为内内部钢板间的相对速率,使其按照充满在二者间 的粘性体的速率变革率发生比例阻尼力。粘滞阻尼墙的滞 回曲线丰满,能够用于低层和高层修建。 粘滞阻尼墙系及其滞回曲线、位移相干型消能器 (1)磨擦消能器 磨擦消能器普通在正 常利用荷载及小震感化下 不发作滑动,而在激烈地 震感化下,在构造次要构 件发作屈从之前,安装即 发生滑移以磨擦做功来消 散地动能量,并改动告终 构的自振频次,从而使结 构在强震中改动动力特征, 到达减震目标。 磨擦消能器的滞回曲线)钢弹塑性消能器 软钢具有较好的屈从后机能,操纵其进入弹塑 性范畴后的优良滞回特征,今朝已研讨开辟了多种消能 安装,如加劲阻尼安装,锥形钢消能器,圆环(或方框) 钢消能器,双环消能器,加劲圆环消能器,低屈从点钢 消能器等。这类消能用具有滞回机能不变,消能才能大, 持久牢靠其实不受情况与温度影响的特性。 加劲阻尼安装及其滞回曲线 (a)加劲阻尼安装及其与支持的毗连 (b)加劲阻尼安装的滞回曲线)铅消能器 铅具有密度大、熔点低、塑性好、强度低等 特性,具有不变的消能才能。下图为操纵铅挤压 发生塑性消失能量的道理制成的阻尼器。滞回曲 线根本呈矩形,如图(c),在地动感化下,挤压力 和消能才能根本上与速率无关。 3、复合型阻尼器 复合消能器是由两种或两种以上的消能元件(或消能 机制)组分解的新型消能减震安装,它结合了差别消能元 件的长处,增长了消能才能,具有更高的牢靠性和不变性。 如:铅橡胶阻尼器,组合式铅橡胶阻尼器,铅粘弹性阻尼 器等。如图所示,它综合操纵了铅挤压滞回变形和橡胶剪 切变形两种机制耗能,具有较大的滞回才能,可供给较大 的阻尼力,且具有较大的初始刚度和较小的屈从后刚度, 滞回曲线、消能器的规复力模子 (1)速率相干型消能器的规复力模子 F F △ △ (a) (b) 速率相干型消能器的力-变形曲线 (a)粘滞消能器 (b)粘弹性消能器 消能器的规复力与变形和速率的干系普通可 以暗示为: Fd K d Cd Kd 和 和 C d 别离是消能器刚度和阻尼器系数, 别离为消能器的相对位移和相对速率。 粘滞阻尼器 普通Kd=0,Cd= C0 ,阻尼力仅与速率有关, 可暗示为: Fd Cd C0为粘滞阻尼器的阻尼系数,可由阻尼器的 产物型号或由实验肯定。 粘弹性阻尼器 刚度Kd和阻尼系数Cd普通由下式肯定: AG( ) Kd Cd ( )AG( ) η(ω)和 G(ω)别离是粘弹性质料的丧失因子 和剪切模量,普通与频次和速率有关,由粘弹 性质料特征尝试曲线肯定,A和δ别离是粘弹 性质料层的受剪面积和厚度,ω是构造振动的 频次,关于多自在度构造, ω可取构造弹性 振动的根本固有频次。 (2)滞变型消能器的规复力模子 软钢类消能用具有相似的 滞回机能,仅其特性参数差别。 凡是可接纳图(a)所示的折线 形模子来形貌。磨擦消能器和 铅消能器的滞回曲线近似为 “矩形”,根本不受荷载巨细、 频次、轮回次数等影响,故可 接纳图(b)所示的刚塑性恢 复力模子。 消能减震构造的设想准绳 1)普通状况下,消能减震构造宜接纳静力非线性分 析办法或非线)当主体构造根本处于弹性事情阶段时,可接纳线 性阐发办法作简化计较,并按照构造的变形特性 和高度等,按底部剪力法、振型合成法和时程分 析法。其地动影响系数可按照消能减震构造的总 阻尼比计较。 3)消能减震构造的总刚度应为构造刚度和消能部件 刚度的总和。 4)消能减震构造的总阻尼应为构造的阻尼和消能部 件附加给构造的有用阻尼的总和。 5)接纳消能减震的系统其层间弹塑性位移角限值, 框架构造宜接纳1/80。 消能部件的设置 消能减震构造应按照罕遇地动感化下的预期 构造位移掌握请求,设置恰当的消能部件,消能 部件可由消能器及斜支持,添补墙,梁或节点等 构成。消能部件按其机关情势可分为消能支持、 消能节点和消能毗连等。 消能减震构造中的消能部件应沿 构造的两个主轴标的目的别离设置,消能 部件宜设置在层间变形较大的地位, 其数目和散布应经由过程综合阐发公道确 定,并有益于进步全部构造的消能减 震才能,构成平均公道的受力系统。 消能减震构造计较要点 (1)消能减震构造普通应接纳非线性静力分 析法或非线性时程阐发法计较。当主体构造 根本处于弹性事情阶段时,可接纳线性阐发 办法作近似预算,并按照构造的变形特性和 高度等,接纳底部剪力法、振型合成反响谱 法和时程阐发法。其地动影响系数可按照消 能减震构造的总阻尼比按《标准》的划定计 算。 (2)对非线性静力阐发法,可接纳消能减震 构造的总刚度和总阻尼比计较。对非线性 时程阐发法,宜接纳消能部件的规复力模 型计较。 (3)消能减震构造的总刚度(k)为原构造 刚度(ks)和消能部件附加给构造的有用刚 度(ka)之和;总阻尼比(ξ)为原构造 阻尼比(ξs)和消能器附加给构造的有用 阻尼比(ξs)之和,即 k ks ka s a 4、消能部件的机能请求 (1)消能器应具有充足的吸取和耗散地动能量的能 力和得当的阻尼 (2)消能部件应具有充足的初始刚度 (3)消能器应具有优秀的经久机能,能持久连结其 初始机能,消能器在最大许可位移幅值下,按允 许的来去周期轮回60圈后,消能器的次要机能衰 减量不该超越10%,且不该有较着的低周疲倦征象。 (4)消能器机关应简朴,施工便利,易保护性好。 5、消能器附加给构造的有用阻尼比 当接纳非线性时程阐发法时,消能器附加给结 构的有用阻尼比和有用刚度宜按照消能器的规复 力模子肯定。当接纳底部剪力法,振型合成反响 谱法和静力非线性法时,消能部件附加给构造的 有用阻尼比,可按下式预算: a=Wc ( / 4Ws) ζa——消能减震构造的附加阻尼比; Wc——一切消能部件在构造预期位移下来去一周所消 耗的能量; Ws——设置消能部件的构造在预期位移下的总应变能。 不思索改变影响时,消能减震构造在其程度 地动感化下的总应变能,可按下式预算: Ws=1 / 2FiUi Fi——质点i的程度地动感化尺度值; Ui——质点i对应于程度地动感化尺度值的位 移。 速率相干型消能器在程度地动感化下所耗损 的能量Wc,可按下式预算: Wc= 2 2 / T1 Cjcos2ju2j T1——消能减震构造的根本自振周期; Cj——第j个消能器的线性阻尼系数; θj—第j个消能器的消能标的目的和程度面的夹角; △uj——第j 个消能器两头的相对程度位移。 位移相干型,速率非线性形相干型和其他类 型消能器在程度地动作下所耗损的能量Wc,可按 下式预算: WC=A j Aj ——第j个消能器的规复力滞回环在相 对程度位移△Uj时的面积。 6、消能器附加给构造的有用刚度 当接纳底部剪力法,振型合成反响谱法 和静力非线性法时,消能器的有用刚度可取 消能器的规复力滞回环在层间相对程度位移 限值时对应的割线、消能器机能查验请求 消能器是消能减震构造中的主要 元件,其机能抵消能减震结果有偏重要影响, 在设想文件上应说明抵消能器或消能部件性 能的请求,装置前应对工程中所用的各品种 型和规格的消能器停止抽样检测,每品种型 和每规格的数目不该小于3个,抽样检测 的及格率应为100%。 时程阐发法 当主体构造处于弹性形态时,关于速率型线 性消能器能够利用线性时程阐发法;而对滞回型 消能器,则可按照需求接纳其等效刚度和等效阻 尼停止线性时程阐发或思索其规复力的非线性, 利用非线性时程阐发法。当思索主体进入塑性状 态时,不管利用甚么范例的消能器,都要利用非 线性时程阐发法。 消能减震构造的毗连与机关 消能部件普通由消 能器和斜撑、墙体、梁 或节点等支持构件构成。 因而耗能部件的毗连包 括以下三部门:1)消 能器与支持构件的毗连。 2)消能器同时与支持 构件和主体毗连。3) 支持构件与主体构造的 毗连。 K形消能支持机关图


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