耗能减震钢框架结构基于性能的减震设计-土木工程专业论文.docxVIP

中文摘要 重庆大学硕士学位论文 I  PAGE 2 摘 要 传统的结构抗震方式主要是通过增强结构自身的强度、刚度及延性来抵抗强 地面运动输入，达到降低结构破坏水平和减小结构反应的目的。而耗能减震技术 则是通过在结构的某些部位安装能量耗散装置，在遭受中、强地面运动激励时， 通过能量耗散装置（如阻尼器等）的屈服耗散地震输入能量，进而达到保护主体 结构、改善结构的动力特性的效果。 基于性能的抗震设计作为新世纪抗震设计的发展方向，正处于动态研究当中。 本文在分析国内外基于性能的抗震设计研究成果基础上，将基于性能的抗震设计 方法引入到耗能减震结构设计当中。 以安装有剪切板屈服阻尼器的被动耗能减震钢结构为研究对象，对其抗震性 能进行评估；确定耗能减震结构的性能目标并分别采用直接基于位移的设计方法 和基于能量的设计方法对原结构进行附加阻尼器设计，对比两种方法对不同高度 结构的适用性。主要工作内容如下： ①介绍了本文采用的钢剪切板屈服阻尼器的特性、减震原理和力学模型，并 给出被动耗能系统刚度及阻尼器的侧向刚度和屈服力的计算公式。 ②划分结构的性能水准，确定每个性能水准对应的层间位移角限值。进而将 被动耗能减震钢结构划分为三个等级的性能目标，并确定减震结构基于性能的抗 震设计设防目标。 ③分别设计了 3、6、9 层的钢框架，以基于位移方法对其进行附加阻尼器设 计并评估其减震效果。分析结果表明，附加阻尼器结构的位移及层间位移角均比 原结构有较大的减小。基于位移方法对 3 层结构减震效果最好，平均减震率为 34.3%；9 层次之，为 20.6%；6 层最小，为 19.2%。6 层与 9 层减震效果相近。 ④采用基于能量的设计方法对结构进行减震设计，评估附加阻尼器后结构的 抗震性能。分析结果表明，基于能量方法对 9 层框架减震效果最好，6 层次之，3 层最小。3 层、6 层和 9 层结构在附加阻尼器后均满足性能目标 I 要求。 ⑤通过对两种方法进行对比分析后发现：3 层框架采用基于位移方法和基于能 量方法设计减震效果相近，且均满足性能目标 I 的要求；6 层框架用基于位移方法 设计不满足性能目标要求，基于能量方法对 6 层结构减震效果则比较好；9 层框架 用两种方法设计均满足性能要求，但基于能量方法与性能目标更接近，说明其阻 尼器参数计算更为精确。 因此，对于低层框架，推荐采用基于位移的设计方法，因其计算简单，在低 层结构减震设计中有良好的应用前景。  对于中、高层结构，由于结构高模态的影响，使用基于位移方法计算误差较 大。此时，推荐采用基于能量的设计方法，减震效果良好且满足性能目标要求。 关键词：基于性能的抗震设计，减震结构，pushover 分析，阻尼器 英文摘要 重庆大学硕士学位论文 III  PAGE 4 ABSTRACT Traditional structural seismic design methods resist the input of strong ground motion mainly through enhancing its strength, stiffness and ductility, thus reduce the structural damage level and the structural response. In order to achieve the goal of seismic reinforcement and improving dynamic characteristics of the structure, energy dissipaters (with dampers) or energy dissipating components are usually added to some places of structures and dissipate the input seismic energy when suffered from strong ground motion excitations. The theory of performance-based seismic design is a significative change in the phylogeny of seismic design. It has been the direction of future seismic design. This paper presented passive energy dissipation technology to the application of passive energy dissipation system desig