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我国是一个多地震的国家,结构抗震研究关系到人民生命财产的安全。耗能减震技术是一种新发展起来的较为先进的防震措施。作为一种耗能减震装置,本课题提出的组合式X形普通钢制阻尼器取材方便、制造和安装简单、耐久性好、价格低廉、耗能性能优越,具有良好的应用前景。
本文主要对其减震机理、耗能性能、组合方式进行理论分析、有限元模拟和试验研究。本课题是北京市建筑设计研究院的科技创新项目,其主要内容分为六章,分列如下:
1.介绍了结构振动控制的发展概况,着重阐述了金属阻尼器的基本原理及其研究和应用情况。简要介绍了本文的内容与安排;
2.介绍了组合式X形普通钢制阻尼器的理论模型及其组合性能特点—小震下厚板工作,大震下厚板和薄板共同工作。理论推导了该型阻尼器的耗能性能模拟公式;
3.利用ANSYS软件对该类型阻尼器性能进行了滞回性能模拟,基于理论分析和数值分析结果制定了合理的试验方案;
4.对该型阻尼器进行了试验研究。试验结果表明,该型阻尼器滞回性能良好,小位移荷载作用下,较厚的钢板首先进入塑性阶段,大位移荷载作用时较薄钢板开始进入塑性阶段。验证了该型阻尼器在小震下即可消耗地震能量,同时可在大震下继续保持耗能能力。试验结果同时验证了该型阻尼器的疲劳性能;
5.详细对比分析了ANSYS软件模拟结果与试验结果。分析表明,数值模拟结果和试验结果基本一致。该部分还通过一个算例深入讨论了薄膜效应对X型钢板阻尼器及与之相连的结构构件的影响;
6.总结了本文对该型阻尼器的理论和试验研究,并对其今后的研究方向与应用前景进行了展望。