论文分享9-地震荷载作用下新型耗能减震器减震性能分析

论文名称：（地震荷载作用下新型耗能减震器减震性能分析）

论文作者：沈国栋  何芝仙  时陪成

文章编号：DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2021.21.033

摘要：现有的摩擦型耗能减震器当预紧力确定后减震器阻尼力为常数，预紧力小时减震器提供的摩擦阻力小，预紧力大时减震器起滑位移大，小位移工作条件下减震器不耗能。为克服其不足，提出一种具有位移放大功能的新型耗能减震器。论述了该新型减震器的位移放大原理以及相应的结构设计方案，并对减震器力学性能进行了分析计算，得到了该型耗能减震器的非线性滞回特性曲线。在此基础上，选择了考虑土体－ 结构相互作用的 ５ 层平面钢框架结构、加装现有减震器的减震结构和加装新型减震器的减震结构三种结构体系，应用 ＡＤＡＭＳ 软件对其进行了频遇地震下的时程分析，得到了三种结构体系的楼层层间相对位移、层绝对位移响应峰值。计算结果表明：提出的新型减震器可以将位移放大６ 倍以上，在小预紧力条件下就拥有较大摩擦阻尼力并具有马鞍形滞回曲线特性，在结构小位移条件下仍具有较好的减震效果。无论是传统减震结构还是新型减震结构对层间相对位移、层绝对位移都有明显的消减效果；新型减震结构对层间相对位移和层绝对位移的消减效果要优于传统减震结构，且在小位移下这种差距更明显。新型减震结构与原结构相比，层间相对位移幅值、层绝对位移幅值的最大降幅分别达到了 ５５．８１％ ５１．６０％；与传统减震结构相比，层间相对位移幅值、层绝对位移幅值的最大降幅分别达到了 ４２． ７１％ 、４３． ３８％ 。提出的新型减震器具有良好的力学性能和减震效果，具有较好的应用推广前景。

耗能减震器位移放大原理图

减震器示意图

结构仿真模拟图

结果对比

结论：

提出了一种具有位移放大功能的摩擦型耗能减震器的运动设计和结构设计方案，并定量计算了该新型减震器位移放大倍数和滞回特性曲线。计算结果表明，该减震器具有马鞍形滞回特性曲线，起滑位移小，减震器阻尼力随位移增大而呈非线性增加特性，比现有摩擦耗能减震器拥有更强的耗能能力。

建立了考虑土 － 结构相互作用的 ５ 层平面钢框架结构、加装现有传统减震器的消能减震结构、加装新 型 减 震 器 的 消 能 减 震 结 构 这 三 种 结 构 体 系 的ＡＤＡＭＳ 动力学仿真模型，采用时程分析法计算在 taft波、ei-centro 波作用下的结构的位移响应，得出结论是：① 在不同特性地震波作用下，结构的振动位移响应差异较大；楼层绝对位移峰值发生在框架结构顶层位置，但结构的层间相对位移峰值发生在第 ３ 层，这是由于地震荷载和上层楼层的惯性力叠加作用造成的。taft 波作用引起的结构位移响应显著大于 ei-centro 波， 说明结构体系的自振周期可能更接近taft波的特征周期。 ② 无论是现有传统的减震器还是新型减震器对楼层层间相对位移、楼层层绝对位移都有明显的消减效果，新型减震器对结构的层间相对位移和层绝对位移的消减作用明显优于传统减震器，在小位移工作条件下效果更为显著。 结构层间相对位移峰值最大降幅达 42.71％ ，楼层绝对位移峰值降幅最大达到了43.38％ 。 本文提出的具有位移放大功能的新型摩擦型耗能减震器具有起滑位移小，拥有马鞍形非线性滞回特性曲线，耗能能力和减震性能优于现有传统减震器，具有较好的应用推广前景。

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