粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析.docx
《粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析
文章编号:
1009-6825（200520-0069-02
粘弹性阻尼器对框架结构的减震效果分析
收稿日期:
2005-07-01
作者简介:
李涛（1970-,男,1993年毕业于河北理工大学工民建专业,工程师,唐山市热力公司,河北唐山063000
张玉敏（1973-,女,2005年毕业于河北理工大学防灾减灾及防护工程专业,硕士,讲师,河北理工大学,河北唐山063009
李
涛张玉敏
摘
要:
根据粘弹性阻尼材料的力学性能,对设置粘弹性阻尼器的钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析,
并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。
关键词:
粘弹性阻尼器,消能减震,加速度反应中图分类号:
TU352.1
文献标识码:
A
引言
地震作用下,传统的结构设计是以“抗”为主的。
结构的弹性变形是不能耗散能量的,所以输入结构的地震能量必须通过结构本身的塑性变形来耗散,其实质就是把结构本身及主要承重构件作为“消能”元件。
可见,用“抗”的办法必然使结构产生不同程度的损坏,甚至产生严重破坏或倒塌,造成重大的人员伤亡和经济损失。
与此相反,结构控制为解决这一问题提供了一种先进的方法,通过在结构上设置控制装置,由控制机构和结构一起来抵御地震等动力作用,使结构的动力反应减小。
一般说来,抗震设计未来的趋势是损伤控制,即对高烈度地震区的建筑物采用损伤控
制概念来进行设计[1]。
在结构中附加消能减振（震装置是结构被动控制方法中比较有效的措施之一。
其中粘弹性阻尼器是一种基本上与速度相关的被动消能减振（震控制装置,主要依靠粘弹性阻尼材料的滞回消能特性来增加结构的阻尼,以减小结构的振动反应。
①②③④
⑤⑥⑦⑧
42000
*
+
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000
①
②③④⑤⑥⑦⑧
18000
+*
图1
某综合楼柱网布置图
图2
云南禄劝波的加速度曲线
40
200
-20
-40
时间/s
加速度/cm・s
-2
00.40.81.21.622.42.83.23.644.4
1粘弹性阻尼器的力学性能
粘弹性阻尼器的力学性能主要包括:
粘弹性阻尼的耗损因子
η（ηEG2
/G1、储存剪切弹性模量G1、损耗剪切弹性模量G2[2]。
如果确定了粘弹性材料的参数G1,G2和η,
就可按下式求解粘弹性阻尼器的储能刚度kd1和耗能刚度kd2:
kd1EG1
A/h,kd2EG2
A/h。
式中:
A,h—
——粘弹性材料的面积和厚度。
图3
结构顶层减震前后的加速度曲线
时间/s
100
50
-50
-100
2
46
结构加速度反应cm・s
-2
减震前
减震后
图4ElCentro地震波的加速度曲线
时间/s
3002001000
-100
-200
-300
6
12
1824
30
36
42
48
加速度/cm・s
-2
图5
结构顶层减震前后的加速度曲线
10
20
30
40
50
60
时间/s
4003002001000
-100
-200
-300
-400
减震前减震后
结构加速度反应cm・s
-2
2粘弹性阻尼器的减震效果
2.1计算实例
为了研究粘弹性阻尼器对建筑结构地震反应的减震效果,以一个四层框架结构为例,输入水平地震波进行时程分析。
某四层框架综合楼,柱网布置如图1所示,柱截面为500mm
・
96・第31卷第20期
2005年10月
山西建筑
SHANXIARCHITECTURE
Vol.31No.20
Oct.2005
文章编号:
1009-6825（200520-0070-02
光纤光栅传感器在土木建筑中的应用研究
收稿日期:
2005-06-28作者简介:
李晓光（1978-,男,2001年毕业于石家庄铁道学院工民建专业,工程师,北京中铁建设集团有限公司,北京100021
李晓光
摘
要:
介绍了光纤Bragg光栅传感器的基本原理,对光纤Bragg光栅传感器在土木建筑中的应用作了详细的阐述,指出了光纤Bragg光栅传感器用于工程检测的若干发展方向。
关键词:
光纤光栅,传感器,建筑工程中图分类号:
TU317.4
文献标识码:
A
引言
光纤光栅传感器是20世纪90年代以来国际上新兴的一种在光纤通讯、光纤传感及光信息处理领域有着广泛应用前景的基
础性光纤器件[1],它是在1989年Morey[2]首次报道将光纤光栅用
作传感的基础上发展起来的,目前已成为工程结构状态监测研究
的热点[3]。
1光纤Bragg光栅传感器基本原理
光纤Bragg光栅是指利用单模掺锗光纤经紫外光照射成栅技术形成的全新光纤型Bragg光栅。
成栅后的光纤纤芯呈现周期性分布,产生Bragg光栅效应。
其基本光学特性就是以共振波长为中心的窄带光学滤波。
光纤Bragg光栅的波长可表示为:
λBE2ne
"（1其中,λB为B
ragg波长,也称中心波长,即后向反射波长;"为光栅栅距或光栅周期;ne为光纤模式的有效折射率。
如图1所示,光纤Bragg光栅传感器的基本原理是:
当光栅周围的温度、应变、应力或其他待测物理量发生变化时,将导致光栅周期或纤芯折射率的变化,从而产生光栅Bragg信号的波长位移,通过监测Bragg波长位移情况,
即可获得待测物理量的变化情况。
由式（1可知,光纤光栅的Bragg波长λB取决于光栅周期"和反向耦合模的有效折射率ne,任何使这两个参量发生改变的物理过程都将引起光栅Bragg波长的漂移。
引起光栅Bragg波长漂==================================================
移的外界因素主要是应变和温度两个参量。
*500mm,设防烈度8度,Ⅱ类场地,设计第一组,采用C25混凝
土,EE28kN/mm
2。
2.2减震效果分析
计算结构的水平地震响应时,由水平方向输入三条地震加速度记录
[3]ElCentro波（适合Ⅱ、Ⅲ类场地
、松潘文县波（适合Ⅱ类场地以及云南禄劝波（适合Ⅰ类场地,只考虑8度大震的情况,罕遇地震时的加速度峰值为400g
al。
1
2
3
4120010008006004002000
轴力/kN
减震前减震后
层数
图6
减震前后结构的轴力
2.2.1加速度反应
采用此法对该结构进行时程分析计算,其加速度反应如图2~图5所示。
输入云南禄劝波,主结构的最大加速度反应减少40.7%;输入Elcentro波,主结构的最大加速度反应减少37.5%。
可以看出
加了阻尼器以后的结构减震效果较为明显。
2.2.2轴力反应
以Elcentro波为例可以得到各层减震前后的轴力反应,如图6所示。
从图6可以得到,利用阻尼器减震后结构的轴力反应明显降低了,大约是未减震之前的65%左右。
3结语
文中选用无条件稳定的Wilson-#法来求解运动方程,其中#取1.4。
为了分析比较,文章对设置粘弹性阻尼器支撑的结构和纯框架结构分别进行了地震反应时程分析计算。
在计算中,设置粘弹性阻尼器支撑的结构比纯框架结构的各层加速度减小了约35%,
这表明结构安装了粘弹性阻尼器后,能够产生较强的耗能控制力,显著地增加了整个结构的耗能能力,减弱了传至主体框架结构上的地震荷载,达到了对结构振动控制的目的。
参考文献:
[1]李戎,陈洪斌.设置粘弹性阻尼器的框架结构动力分析[J].
国外建材科技,2004.90-92.
[2]王松涛,曹资.现代抗震设计方法[M].北京:
中国建筑工业出版社,1998.40-46.[3]刘小弟,苏经宇.时程分析法使用的设计地震动选择方法与实例[J].建筑结构,1992,22（5:
8-12.
ThedaLpingeffectanalysisoffraLestructurewithviscoelasticdaLp
erLITaoZHANGYu-Lin
Abstract:
Inthispaper,accordingtothemechanicscapabilityofVED,thereinforcedconcreteframestructurewithVEDisanalyzedusing
time-historyanalysismethod.Thedampingeffectisalsodiscussedbasingo
nresults.Keyw
ords:
viscoelasticdamper,energydissipation,theaccelerationresponse・
07・第31卷第20期
2005年10月
山西建筑
SHANXIARCHITECTURE
Vol.31No.20
Oct.2005
升级会员 