含非线性粘滞阻尼器结构的动力分析-结构工程专业论文.docxVIP

声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名： 丝递辫 脚年6月掰日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对 于必威体育官网网址论文，按必威体育官网网址的有关规定和程序处理。 研究生签名： 釜送盔 矽年f月2罗日 硕士论文 硕士论文 舍非线性牯滞阻尼器结构的动力分析 1绪论 1．1结构控制简介 传统抗震设计方法以概率理论为基础，提出“三水准”的设防要求，即“小震不 坏，中震可修，大震不倒”，并通过两阶段设计来实现：第一阶段设计采用第一水准 烈度的地震动参数，结构处于弹性状态，能够满足承载力和弹性变形的要求；第二阶 段设计采用第三水准烈度的地震动参数，结构处于弹塑性状态，要求具有足够的弹塑 性变形能力，但又不能超过变形限值。然而，结构物终止于强震或大风作用下的振动 反应(位移、速度和加速度)，必然要进行能量转换或耗散【”锄。传统抗震结构体系实 际上是依靠结构本身以及承重构件的损坏消耗大部分输入能量，往往导致结构构件严 重破坏甚至倒塌，这在一定程度上是不合理也是不安全的。为了克服传统抗震设计方 法的缺陷，结构振动控制逐渐发展起来，并被认为是减轻结构地震和风振反应的有效 手段。 1972年美藉华裔学者姚治平U Z只Yao)教授撰文第一次明确提出了土木工程 结构控制的概念嘲，近三十年来，国内外学者在结构控制的理论、方法、试验和工程 应用等方面取得了大量的研究成果．结构控制的概念可以简单表述为：通过对结构附 加控制机构或装置，由控制机构或装置与结构共同承受振动作用，以调谐和减轻结构 的振动反应，使它在外界干扰作用下的各项反应值被控制在允许范围内。被动控制不 需要外部提供能量，它依靠结构与控制系统内部改变结构的动力特性得以控制，是振 动控制的经典方法，主要分为基础隔震、耗能减振和吸能减振三类。具体地，被动控 制是通过改变结构的阻尼矩阵C、刚度矩阵K和质量矩阵吖，采用隔振、吸振和耗 能等技术来减小在动力过程中结构吸收的能量，以达到减振的目的“1。 1．2结构消能减振 结构消能减震技术是一种结构被动控制技术，近年来，许多被动耗能减振装置已 经安装在世界多幢土木结构中，作为提高新建结构抗震能力或已有结构抗震加固的 措施。《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)首次以国家标准的形式对房屋消能减 震设计这种抗震设防新技术的设计要点做出了规定，标志着消能减震技术在我国已经 由科学研究走向了推广应用阶段。常见的耗能装置有：粘滞型、粘弹性型、金属屈服 型和摩擦型耗能器““4。 消能部件中安装有消能器(又称阻尼器)等消能减震装置。消能器的功能是，结 构构件(或节点)发生相对位移(或转动)时，产生较大阻尼，从而发挥消能减震作 用。为了达到最佳消能效果，要求消能器提供较大的阻尼力，即当构件(或节点)在 力(或弯矩)作用下发生相对位移(或转动)时，消能器所做的功较大。可以用消能 器阻尼力(或消能器承受的弯矩)—位移(转角)滞回曲线所包络的面积来度量：包 l 硕士论文 硕士论文 含非线性粘滞阻尼嚣结构的动力分析 络的面积越大，消能器的消能能力越大，消能效果越明显“1。 消能器主要分为位移相关型、速度相关型及其他类型啷叭”。粘弹性阻尼器、粘 滞流体阻尼器、粘滞阻尼墙、粘弹性阻尼墙等属于速度相关型，即消能器对结构产生 的阻尼力主要与消能器两端的相对速度有关，与位移无关或与位移的关系为次要因 素；金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器属于位移相关型，即消能器对结构产生的阻尼力 主要与消能器两端的相对位移有关，当位移达到一定的起动限值才能发挥作用。摩擦 阻尼器属于典型的位移相关型消能器，但是有些摩擦阻尼器有时候性能不够稳定．此 外，还有其它类型的消能器如调频质量阻尼器(m∞)、液压质量振动系统if／MS)和 调频液体阻尼器(咒D)等。 1．3粘滞阻尼消能控制的研究与应用现状 粘滞阻尼器在重工业以及军事领域已成功应用很多年，而将其用于结构振动控制 的研究始于八十年代末。在1996年，Taylor设备公司的阻尼孔流体阻尼器进行足尺 结构的实际应用，这种技术已被应用到很多土木工程中以减弱风振以及地震。1998 年，日本Sumitomo公司设计出了粘滞阻尼