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1、第30卷第1期防災減災學報Vol.30No.12014年3月JOURNALOFDISASTERPREVENTIONANDREDUCTIONMar.2014不同形式軟鋼阻尼器的研究王桂萱,孫曉艷,趙杰(大連大學土木工程技術研究與開發(fā)中心,遼寧大連116622)摘要:總結了國內外研究的多種軟鋼阻尼器,對不同形式軟鋼阻尼器的構造、原理和性能進行分析,并提出了目前軟鋼阻尼器研究中遇到的問題。關鍵詞:地震;消能減震;軟鋼阻尼器中圖分類號:P315.9文獻標志碼:A文章編號:1674-8565(2014)01-0007-09傷程度,達到
2、減震控制的目的[1]。0引言2軟鋼阻尼器的研究地震是地殼運動的一種特殊表現(xiàn)形式,會引起建筑結構的嚴重破壞。我國地震主要分布目前,研究開發(fā)的阻尼器種類很多,其中在臺灣、西南、西北、華北和東南沿海地區(qū),應用最為普遍的一類阻尼器是軟鋼阻尼器。它分布面積較廣。1976年發(fā)生了7.8級的唐山地的滯回特性穩(wěn)定,低周疲勞特性良好,且不受震,2008年發(fā)生了“5.12”汶川特大地震,環(huán)境溫度影響,除此之外,軟鋼阻尼器構造簡2013年4月20日四川省雅安市蘆山縣發(fā)生的7.0單,震后更換方便,減震機理明確,減震效果級地震,這些地震造成了大量房屋
3、的破壞與倒顯著。近年來,國內外已研究開發(fā)了多種形式塌,人民生命財產蒙受了巨大的損失。的軟鋼阻尼器,如加勁阻尼器、圓環(huán)形阻尼器、剪切板阻尼器、雙功能軟鋼阻尼器等。以下主1減震原理要介紹這些阻尼器的構造、原理和性能。2.1加勁阻尼器為了減小地震(風振)給人們帶來的巨大相互平行的數(shù)塊不同形狀鋼板(X形、三損失,近年來消能減震技術得到了迅速發(fā)展。角形、開孔形式等)和定位裝置組成了加勁阻傳統(tǒng)結構是利用梁柱本身“硬碰硬”的抗震形尼器耗能裝置(ADAS),如圖1所示,一般安裝式消耗能量,而消能減震技術是在結構的節(jié)點、在框架梁之間和人字形支
4、撐的頂部。地震作用支撐、剪力墻、聯(lián)結縫、樓層空間、相鄰建筑時,加勁阻尼器耗能裝置在層間相對位移影響間、主附結構間等部位設置阻尼裝置,通過阻下會產生水平相對運動,地震輸入的能量通過尼裝置的彎曲、剪切、扭轉變形來耗散地震能鋼板的彈塑性變形而被耗散。該阻尼器的最大量,減小結構的地震反應,進而減輕結構的損優(yōu)點是,相同厚度處的各點將同時達到屈服使收稿日期:2013-12-04修訂日期:2014-01-11作者簡介:王桂萱(1960-),男,遼寧省大連市人,博士,教授,現(xiàn)主要從事巖土與地下工程、工程抗震等方面的研究工作。8防災減災學報3
5、0卷鋼板材料的塑性性能得到充分發(fā)揮,耗能能力大大提高。圖1X形、三角形和中空菱形阻尼器Fig.1X-shaped、triangularanddiamond-shapedopeningdampers2.1.1X形和三角形阻尼器阻尼器參數(shù)對減震效果的影響,給出最佳的參[2]提出X型加勁鋼板阻尼數(shù)取值范圍。2004年臺灣國立交通大學陳清祥1989年Whittaker等器并進行試驗研究,結果表明X型加勁耗能裝等[11]結合某加固工程實例證實其具有強大的抗置具有穩(wěn)定的滯回性能和較強的耗能能力。為震消能能力,能夠消減建筑物90%以上的地
6、震了消除X型加勁阻尼裝置豎向軸力對其的影響,反應。隨后張文元等于2007年[12]提出了該阻尼[3]提出了三角形的加勁鋼板阻尼裝器在整體結構中的數(shù)值模擬方法,并進行了地1993年Tasi等置,并對該阻尼裝置進行了偽靜力試驗和裝有震模擬分析,證明菱形開洞軟鋼阻尼器具有良[4]好的滯回性能,在整體結構中能夠達到較好的TADAS裝置的2層足尺鋼框架偽動力試驗。結果表明TADAS裝置是一種理想的耗能裝置,能減震效果;并于2008年[13]進行了多組振動臺對有效的減小建筑框架的地震反應。比試驗研究,證實其對結構的位移和加速度都1995
7、[5]對X形和三角形鋼板阻尼有很好的控制作用。年歐進萍等器進行了偽靜力試驗,比較他們的滯回特性和疲勞性能,總結出其力學參數(shù)并建立了合理的計算模型。在此研究的基礎上,吳斌等進一步整理試驗數(shù)據(jù),深入研究X形和三角形鋼板阻尼器的疲勞性能,于1996年[6]通過疲勞試驗確定了適合于X形和三角形鋼板阻尼器的疲勞模型參數(shù),建立了相應的疲勞設計準則。1997年吳斌等[7]對鋼板屈服阻尼器另外一個值得注意的問題———薄膜效應進行討論,結合之前的研圖2鋼棒圓環(huán)阻尼器究結果,提出鋼板屈服阻尼器考慮薄膜效應的Fig.2Steelringdampe
8、r疲勞驗算準則。2004年李翼龍等[8-9]分別基于雙線性本構關系和ramberg-osgood本構關系推導出X形和三角形鋼板阻尼器的恢復力模型,為該類阻尼器的參數(shù)設計提供了堅實基礎。2.1.2中空菱形阻尼器2003[10]提出了中空菱形阻年邢書濤和郭迅尼器,分析了這種阻尼器的力學性能和減