附加粘弹性阻尼器平面不对称结构抗震性能评估方法研究

摘要

随着我国经济的迅速发展,国家建设力度的不断加大,建筑高度不断增加,建筑形式也越来越复杂,不规则高层建筑结构的质心和刚心不重合,在地震作用下结构容易产生较大的扭矩变形,加速建筑物的破坏甚至倒塌。近些年来随着结构控制理论的进步与发展,消能减震体系大量的运用在工程实践中,而把消能减震体系的设计与基于性能的抗震设计方法结合起来的研究也逐渐成了大家关注的课题,目前国内关于消能结构抗震性能评估方法的研究逐步开展起来,但是多部分是针对平面对称结构,而对平面不对称结构的研究相对较少,研究者仅通过试验或算例验证消能装置能有效减少结构扭转反应,但相关理论方面研究较少。本文针对平面不对称消能减震结构抗震性能评估方法中存在的问题,主要开展以下研究工作:
　　(1)平面不对称消能结构的推覆分析考虑到平面不对称结构存在扭转振型及高阶振型的影响,并且平面不对称结构在地震作用下的平动扭转耦联反应较为复杂,因此在 Chopra模态推覆分析理论的基础上,在推覆分析中考虑扭转及高阶振型以及阻尼器附加刚度的影响,提出两“模态”推覆分析方法,即采用基本模态和残余模态对结构进行两“模态”推覆分析,分别得到推覆曲线。其中基本模态由第一平动模态和第一扭转模态转化而来,残余模态由第一平动模态转化而来。
　　(2)消能结构中阻尼器附加阻尼比的计算方法考虑到结构屈服前后周期的变化,分别计算粘弹性阻尼器在结构处于弹性及弹塑性阶段时提供的附加阻尼比,并推广到平面不对称结构中。针对基本振型和残余振型的定义,假定结构安装阻尼器以及屈服前后振型形状不变,计算粘弹性阻尼器对应于基本模态和残余模态的附加阻尼比。
　　(3)平面不对称消能结构抗震性能评估方法在 Chopra模态推覆分析理论的基础上,把能力谱法运用到消能结构抗震性能评估中,首先确定性能目标,结合两“模态”推覆分析以及能力谱法对原结构评估其抗震性能,若不满足性能目标则附加消能装置,再对消能结构运用同样的方法评估其抗震性能,看其是否满足性能目标。最后与非线性动力分析结果相比较,检验提出的平面不对称消能结构抗震性能评估方法的精度。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2结构控制理论技术的研究与发展

1.3 基于性能的抗震设计方法

1.4 平面不对称结构消能减震的研究和进展

1.5 本文主要研究内容及技术路线

第二章 粘弹性阻尼器的力学特性和计算模型

2.1 粘弹性阻尼器的应用

2.2 粘弹性阻尼器的基本构造和耗能机理

2.3 粘弹性阻尼的力学特性和影响因素

2.4 粘弹性阻尼器的计算模型

2.5 本章小结

第三章 平面不对称结构两“模态”推覆分析

3.1 引言

3.2 推覆分析

3.3平面不对称消能结构的推覆分析

3.4 两“模态”推覆分析方法

3.5 本章小结

第四章 粘弹性阻尼器附加阻尼比的计算方法

4.1 引言

4.2 结构等效阻尼比的计算方法

4.3 结构自身等效阻尼比的计算

4.4 粘弹性阻尼器附加阻尼比计算

4.4 本章小结

第五章 平面不对称消能结构基于性能的抗震设计

5.1 引言

5.2 基于性能的抗震设计

5.3 能力谱法的基本原理

5.4 平面不对称消能结构基于性能的抗震设计方法

5.5 本章小结

第六章 计算实例分析

6.1 结构性能目标

6.2 原结构地震反应分析

6.3 附加粘弹性阻尼器结构地震反应分析

6.4 计算结果分析

结论与展望

结论

展望

参考文献

附录A：攻读学位期间所发表的学术论文

致谢