陈超耗能减震结构设计理论摘要.ppt

耗能减震结构设计理论 陈 目录 耗能减震的概念及原理 摩擦耗能器的类型，性能 影响摩擦耗能器性能的因素分析 黏滞流体消能阻尼器的概念及原理 耗能减震的概念及原理 结构耗能减震技术是在结构物的某些部位设置耗能（阻尼）装置，通过耗能（阻尼）装置产生摩擦，弯曲，弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。 耗能减震结构在小震和设计风荷载作用下，耗能部件基本处于弹性状态，主要给主体结构提供足够的刚度或阻尼，使耗能减震结构满足正常使用的要求；在中震，大震及强震作用下，耗能（阻尼）装置率先进入工作状态，产生较大的阻尼，大量耗散输入结构中的能量，迅速衰减结构的动力反应，而主体结构不出现明显的非弹性变形，从而确保可以正常使用。 耗能减震的概念及原理 耗能减震的原理可以从能量的角度来描述 对于传统抗震结构： 对于耗能减震结构： ——地震中输入传统抗震结构，耗能减震结构体系的总能量； ——传统抗震结构，耗能减震结构体系的弹性应变能； ——传统抗震结构，耗能减震结构体系的动能； ——传统抗震结构，耗能减震结构体系黏滞阻尼耗能； ——传统抗震结构，耗能减震结构体系的滞回耗量； ——耗能装置或耗能元件吸收耗散的能量。 耗能减震的概念及原理 耗能减震装置的类型 摩擦阻尼器：利用固体之间相对滑动产生的摩擦来耗散能量 粘弹性阻尼器：通过粘弹性材料反复的剪切变形来耗散能量 黏滞流体消能阻尼器：利用液体的粘性提供阻尼来耗散振动能量 摩擦耗能器的类型，性能 典型的摩擦耗能器是Pall摩擦耗能器，在框架交叉支撑的交叉处嵌入摩擦制动衬块，利用支撑交叉处的滑动摩擦力做功来耗散输入结构能量，以提高钢结构抗震性能的方法。 Pall摩擦耗能器 Pall摩擦耗能器由交叉处的摩擦滑动节点和周围四根链杆组成。摩擦滑动节点是由钢板通过高强螺栓连接而成，耗能器的起滑力由节点板间的摩擦力控制，可在钢板之间夹设摩擦材料或是对接触面做处理以提高摩擦系数，并通过松紧节点螺栓来调节钢板间正压力以调节耗能器的摩擦力。   摩擦耗能器由摩擦元件及连接件组成，根据它们不同的组合方式可分为单剪型和双剪型两种基本形式。 影响摩擦耗能器性能的因素分析 1 摩擦元件组成形式对摩擦耗能器性能的影响 影响摩擦耗能器性能的因素分析 从图中单剪型摩擦元件和双剪性摩擦元件构成的耗能器的滞回曲线可以看出，由双剪型摩擦元件构成的摩擦耗能器性能较为稳定，摩擦力无较大的波动。因此，设计摩擦耗能器时，应将摩擦元件设计成双剪性。 影响摩擦耗能器性能的因素分析 除了摩擦元件组成形式外，以下因素也会对摩擦耗能器性能产生影响 摩擦片和接触面处理情况， 高强螺栓的影响， 摩擦元件和孔槽的几何尺寸， 使用时间， 滑动速度与温度， 循环次数， 外荷载类型， 加工精度 黏滞流体消能阻尼器 黏滞流体消能阻尼器是指通过液体运动产生阻尼，消耗结构振动能量的一种被动速度相关型消能阻尼器。 黏滞流体消能阻尼器是一种减震装置，一般由缸体，活塞，阻尼孔（或间隙，或两者都有），黏滞流体阻尼材料和导杆等部分组成，活塞在缸筒内做往复运动，活塞上有适量小孔成为阻尼孔，缸筒内装满黏滞流体阻尼材料。当活塞与缸筒之间发生相对运动时，由于活塞前后的压力差使流体阻尼材料从阻尼孔中通过，从而产生阻尼力，达到耗能的目的。 黏滞流体消能阻尼器的力学模型 Taylor公司的模型 黏滞流体消能阻尼器的力学模型 Maxwell 模型 式中 —— 施加于活塞上的力 —— 活塞的位移 —— 松弛时间 —— 零频率阻尼系数 黏滞流体消能阻尼器的力学模型 东南大学的模型 东南大学根据大量试验结果，给出了空隙式黏滞流体消能阻尼器的力学模型为 式中 C——黏滞系数 α——考虑了消能阻尼器构造等的速度指数，取值范围为0.2-1