新论文：一个好汉三个帮|带端部阻尼器伸臂桁架的抗震性能试验研究

带端部阻尼器伸臂桁架的抗震性能试验研究

工程力学, 2018, 35(2): 47-58.

伸臂桁架是在超高层建筑中连接核心筒和外框架的关键构件，屈服后对整体结构竖向安全性影响小，是地震下理想的耗能部位。

之前我们课题组对带防屈曲支撑的伸臂桁架的抗震性能进行了试验研究，可以参阅之前的公 众 号文章：防屈曲支撑伸臂桁架？几个“狗骨头”可少不了！

今天我们研究一下带端部阻尼器的伸臂桁架的抗震性能。

首先看看普通伸臂桁架的抗震性能。。。

 

所以，如何保护伸臂桁架，又实现优良的抗震性能？

专家们说：伸臂桁架端部加阻尼器

       

   

   

   

选定阻尼器

选择两种易于设计和推广的阻尼器，软钢阻尼器和摩擦阻尼器进行研究。

只是，

仅设置阻尼器能否实现原有的设计目标？

   

   

端部带软钢阻尼器伸臂桁架试验研究

对端部仅设软钢阻尼器的伸臂桁架的试验过程中，当加载位移仅为15mm时---

端部设置软钢阻尼器伸臂桁架力-位移滞回曲线

       

呃！

软钢阻尼器面外失稳了，力加不上去了。

因为

伸臂桁架受力过程中，既有剪切变形还有弯曲变形。

而

弯曲变形使端部阻尼器产生轴向拉压变形

所以，只有阻尼器是不行滴

   

   

端部带软钢阻尼器及辅助装置试验研究

辅助装置设计

 

设置辅助装置的软钢阻尼器

软钢阻尼器辅助装置组成

软钢阻尼器辅助装置

需要限制阻尼器轴向受压变形，同时保证水平滑动能力。

试验结果

 

力-位移滞回曲线及塑性变形对比

   

中阻尼器及伸臂桁架主体变形-荷载曲线

阻尼器和伸臂桁架在加载过程中的变形进一步说明，阻尼器的性能得到充分发挥

～效果很明显哦～

所以

 

   

   

端部带摩擦阻尼器及辅助装置试验研究

辅助装置设计

摩擦阻尼器辅助装置组成

摩擦阻尼器辅助装置

需要限制阻尼器轴向拉压变形，同时保证水平滑动能力。

 

设置辅助装置的摩擦阻尼器

试验结果

加载过程中

当加载力达到设计屈服荷载时

摩擦阻尼器开始起滑，

最终充分发挥了优良的抗震性能。

       

阻尼器及伸臂桁架变形-荷载曲线

       

             

加载过程中摩擦阻尼器变形过程动画

最终端部摩擦阻尼器充分发挥了耗能作用

滞回曲线对比

         
       

伸臂桁架各杆件保持弹性

（图中虚线为钢材屈服应变）

实现：

保护伸臂桁架主体；提高整体试件耗能能力。

       

 

   

   

“韧性抗震”的实现

       将加载后的摩擦阻尼器拆卸，并进行简单修复和测试加载。

 

 

   

摩擦阻尼器与辅助装置共同受力

可以在不影响伸臂桁架弹性刚度的前提下，有效耗散地震能量，避免伸臂桁架损

伤。

杨青顺 甄伟 陆新征 解琳琳 林楷奇. 带端部阻尼器伸臂桁架的抗震性能试验研究. 工程力学,2018, Vol. 35  Issue (2): 47-58. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.04.0318

作者简介：杨青顺，2017年于清华大学土木工程系获博士学位。

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