阻尼填充墙和TMD在钢管混凝土框架中的减震研究

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近几十年来频发的地震,让人们深刻地认识到了建筑结构抗震的必要性,也在推动着振动控制理论和技术的不断发展。在过去发生的诸多地震中,已暴露出了传统抗震技术的诸多弊端,结构振动控制技术以其自身的优点已经逐渐取代了传统抗震技术在结构抗震设计中的主导地位。耗能减震技术作为结构振动控制的一个重要组成部分,经过长期研究和探索,诸多类型的耗能减震元件相继问世,并且在许多工程中得到了应用。钢管混凝土框架结构作为一种“年轻的”结构形式,已经被越来越广泛的应用,而对于其附加耗能减震装置的研究相对较少。本文主要研究混合耗能减震装置对钢管混凝土框架结构的减震性能和效果,为今后的工程应用提供设计参考。  使用SAP2000有限元分析软件建立了一16层的钢管混凝土框架模型,将结构的动力反映(顶层位移、层间位移、层间剪力等)作为研究对象,对仅布置阻尼填充墙、仅布置调谐质量阻尼器(简称TMD)和同时设置前两种阻尼器的钢管混凝土框架结构的减震效果进行分析。首先对所建模型进行了模态分析,得到结构的动力特性(振型和频率等)。先将两种阻尼器分别按不同方案单独布置于结构之中,对附加阻尼器后的模型输入地震波进行时程分析,通过与地震时结构无控状况下的响应数据进行对比分析,获得两种阻尼器的减震特性,对阻尼器的布置位置和参数进行了优化。之后对阻尼填充墙和TMD共同设置时的多种组合布置方案进行研究,对比分析出合理的组合方案。然后再按相关规范规定输入其它地震波进行时程分析,从而验证组合布置方案的减震控制工作性能。  综合分析结果可得,将阻尼填充墙、TMD分别单独布置于钢管混凝土框架结构中,可减小结构在地震作用下的动力响应,但其减震控制效果较差。单独布置TMD时的减震效果优于单独布置阻尼填充墙的减震效果。单独布置阻尼填充墙会使某些楼层的层间位移和层间剪力出现增大的现象。当TMD和阻尼填充墙同时设置于钢管混凝土框架结构中时,二者可同时工作并发挥各自的工作性能,对结构的顶层位移、层间位移、层间剪力都起到了较好的控制作用,明显减小了结构的振动响应,具有很好的减震效果。
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