具位移放大机制的流体粘滞阻尼器性能及减震效果分析

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结构消能减振技术是一种利用结构的某些非承重构件或安装的消能装置在风荷载或地震作用时产生阻尼力来耗能的控制技术,目的是保证结构不被破坏。粘滞阻尼器作为一种被动耗能装置,一般布置在结构相对变形比较大的楼层或部位,当层间位移较小的时候会影响阻尼器性能的发挥,为了解决这一问题或是提高阻尼器减震性能提出很多具有位移放大的阻尼器安装方式(如套索结构、剪刀型机构、人字形支撑以及齿轮机构等)。文章也针对这一问题系统的研究出了一种具位移放大的粘滞阻尼器,并验证其减震效果。  文章阐述了阻尼器的类型、减震机理、影响阻尼器的各种因素以及粘滞阻尼器的力学计算模型;分析了具有位移放大的阻尼器安装方式,并基于机械原理应用齿轮位移放大机构,设计了一种具位移放大的粘滞阻尼器;然后依据幂律流体的本构关系和流体的层流理论,推导出该阻尼器的力学计算模型,而且研究了其耗能减震能力,证明了该阻尼器的耗能能力可放大1.22?~?倍(其中?为大小齿轮的直径比),探讨了阻尼参数与阻尼器性能之间的关系。  文章论述了装设流体粘滞阻尼器结构在地震作用下的减震设计原则、设计要点、附加阻尼比的计算方法;详述了装设流体粘滞阻尼其器消能减震结构在地震作用下的计算方法;说明了振型分解反应谱法只适用于线性阻尼器,而时程分析法则是一种普遍的适用的方法,且可以求出每一时刻的地震反应;最后提出了流体粘滞阻尼器消能减震结构具体的设计步骤,以供参考。  选择一12层钢筋混凝土框架结构,用SAP2000,通过输入 EL Centro记录NS分量和汶川地震江油重华台站(51JYC)EW分量地震动记录对该框架结构分别按不安装粘滞阻尼器、安装普通粘滞阻尼器和安装位移放大2倍粘滞阻尼器三种工况进行多遇和罕遇水准下的时程分析,从加速度和层间位移角进行对比,结果表明:安装粘滞阻尼器结构的层间位移角均有不同程度的减小,位移放大2倍粘滞阻尼器减震效果优于位移未放大的粘滞阻尼器,多遇地震水准下的减震效果好于罕遇地震水准下的减震效果;安装位移放大粘滞阻尼器,对顶层的加速度控制效果较其它楼层的好;对比了加速度和位移的控制效果,发现位移放大阻尼器对加速度的控制效果没有对位移的控制效果好,且控制效率还和齿轮直径比?和阻尼器参数(C与n)密切相关。
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