基于纤维单元的粘弹性阻尼器框架抗震性能分析.pdfVIP

第十届全国现代鲒构工程学术研讨会 基于纤维单元的粘弹性阻尼器框架抗震-性能分析 熊爱国 ￥自4I★#±$S她}R，rH5l∞10 提要 基十纤维桉型和秕弹性阻尼器的耗能减震功散，奉ZH对宣装柯粘弹性mE#的纯框架结构进行7度小￡和太 震作用F帕机震性能指标参数对№分析n究。通过引^耗能指数的概念，并结音现行抗桂设“规范。对整体站犄 的抗震能√J进行评估，验Ⅱ7牯弹性睢尼器的耗能减雀能力，为粪似的T程设计分析提供参考。 关键词： m尼#牦能减箍框架结构非线性时程分析 一、引言 觋代T利界普遍采用的有限元数值模拟分析和醴计建筑结构过程中，主要利用塑性铰模型和纤维模犁 来模拟结构和{旬件的非线性属性。 塑性铰模型的输入需要由钩件材料属性和几何特性决定的山．位移等形式的关键数值点，但一个整体结构 依据建筑功能和造价大小等因素的影响往往导致构件的截面和材性组成等I口式变化多样，特别是对于复杂 高层结构和特殊结构造成丁塑性锬模型运用的不方便。大多数工程需要的情况下，为了统一而选择有限元 软件默认的塑性铰，对于实际结构构件模拟并没有达到真正的同一性。基于几何线性小变形理论的纤维单 元模型，将构件截面划分成沿着长度方向的若干纤维，每根纤维均为单轴受力，并用材料单轴应力一应变 关系米描述该纤维材料的受力特性，纤维问的变形协谓则聚用甲截面假定。纤维模型能精确模拟结构和构 件的非线性响应，在以下工程设计…”o和分析中已经得到应用并在工程界正迁渐推广。 二、结构模型 (一)结构概述 该模型为钢筋挹凝土框架结构．8层．层高3m，楼层总高度?Am．平面尺寸I3mXl5m，柱子截面 尺寸为05mX0 0．设计使用年 性模量为2．0xI旷N，一．箍筋为HPB235，弹性模量为2lxl旷N／mm2。结构重要系数为1 限为50年，抗震设防分类为丙类，抗震等级为三级。结构的正立面、侧立面、屯体模型分别为图2-1、2-2、 2-3所示。 嘲 圉2-1正立面模型圉 固2-2侧立面模型图 第十刷全lq耻化结构l程学术研讨含 (二)粘弹性阻尼器安装 为了验证粘弹性阻尼器的耗能碱震功效，利用大型有限元软件MIDAS／GEN对一工程主体结构模型 进行地震作用下安装粘弹性阻尼器和没有安装粘弹性阻尼器的抗震性能参数指标对比分析。两个模型分别 都用线性和非线性时程方法分析结构在小震作用和大震作用下的响应，所用的粘弹性阻尼器的计算模型是 件的相对运动。非线性粘弹性阻尼器的特征参数设置如下表2-I所示，粘弹性阻尼器在主体结构模型中的 安装分布见上模型图所示。为了能定量反应粘弹性阻尼器的耗能减震能力，引入耗能减震评价性能指标13， 计算公式为：0=(s—s’)／S其中：S一无粘弹性阻尼器平均时程最大响应，s’一有粘弹性阻尼器平 均时程最大响应。 表2．1粘弹性阻尼器基本参数 线性特征值 非线性特征值 总重量(kN) 0 m尼Cd(toni) 总质量(k) 参考速度V0(m／辫) l 有效刚度(kNlm) 阻尼指数(s) 有效阻尼(kN+scc／m) 100。(Dx方山) 连接弹簧刚度(抽) (三)地震作用 所示 表2-2地震设计参数 地震作用 ∞年设计摹准期超越概牢 重现周期(年) 地震影响系数 地面最高加速度FGACgall) 小震