混合减震结构的分析方法研究

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我国是世界上地震比较频繁的国家之一,随着我国生产力的提升,经济的增长,消能减震结构会更广泛的应用于我国的建筑结构之中。但是,随着结构功能的日益复杂化,单一的减震的体系,例如,防屈曲支撑(BRB)、粘滞阻尼器单独作用往往不足以保证结构安全、适用,因此,混合使用减震装置必将成为不可避免的问题。然而,传统的反应谱方法无法深度考虑非线性,传统的PUSHOVER无法考虑速度相关型阻尼器的贡献,动力时程分析的计算代价过大,也就是说传统方法对于混合减震结构的设计分析并不适合。首先,本文总结了常用了防屈曲支撑以及粘滞阻尼器的恢复力模型,并给出了针对混合使用两种消能装置在实际数值分析中建议的计算模型。其次,根据传统采用能力谱方法计算的PUSHOVER方法,详细推导了其中几个关键步骤,并用MATLAB编制了计算程序,已备进一步研究分析。通过能量等效的原则,将粘滞阻尼的贡献等效于结构阻尼之中,提出了改进的PUSHOVER方法。建立了针对设有混合消能装置的减震结构进行PUSHOVER分析并计算能力谱的计算方法,编入MATLAB程序,从理论上证明了其收敛性,并通过算例验证了所编制程序的正确性。研究混合消能装置结构的减震分析方法需要针对相当数量的地震场地工况进行分析。在地震波的选取上,考虑到天然地震波可能不能完全适应各种场地,除选取必要的天然波之外,尚需要生成所需的人工波。本文基于三角级数法,并加入一些改进方法,提出了一种高效、拟合程度高的人工地震动算法,并采用MATLAB进行编程,也为后续工程案例的时程分析提供所需人工波。最后,围绕实际工程设计,考虑到设计者关心的往往是结构是否能满足规范的限值以及如何尽快确定减震装置参数,本文提出两种分析步骤用以考虑设置混合减震装置的结构分析与设计。第一种分析步骤适用于设计人员方便确定结构中消能减震装置的参数;另一种方法适用于分析人员对于已有消能减震装置结构进行分析。两种方法都运用了上文的各种方法,因此,两种方法适用于普通结构,同时也适用于混合消能减震结构。
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