• 2020年第18卷第5期文章目次
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    • 基于能量原理的混合联肢剪力墙塑性性能控制方法与Push-over分析

      2020, 18(5):1-12. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-071

      摘要 (123) HTML (40) PDF 2.57 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,联肢剪力墙结构普遍存在于我国高层建筑中,而混合联肢剪力墙结构作为其中的一种,能够充分利用混凝土和钢材的优势,其延性耗能能力以及抗剪能力更强.但由于墙肢较大的延性导致其设计方法和抗震性能的复杂化,混合联肢剪力墙结构并未广泛应用于工程实践中.因此,对混合联肢剪力墙结构进行设计方法和抗震性能的研究具有重要意义.本文采用了与传统方法不同的能量平衡塑性设计方法,该方法综合考虑了结构的力、变形以及耗能等因素,并且可以预先控制结构的变形大小和屈服机制.本文基于该设计方法设计了12个混合联肢剪力墙结构算例,并在有限元软件中对其进行了推覆分析,得到了12个算例的相应推覆曲线.结果表明,12个算例能够实现理想屈服机制,保证在结构破坏时连梁最先达到屈服、墙肢后屈服,从结构承载力的角度看,结构也能满足较高的抗震要求.

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    • 减震结构多目标性能曲线的设计及应用

      2020, 18(5):13-21. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-060

      摘要 (90) HTML (31) PDF 1.11 M (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:减震性能曲线用于调整阻尼比不同于结构固有阻尼比时的地震响应,它对减震结构的简化设计与分析具有重要意义.本文首先推导出了单质点体系在简谐激励位移减震率ηd与加速度减震率ηa的解析表达式,分析表明在各种激励频率下,ηd随阻尼比增大而减小,但ηa在一定激励频率范围会出现随阻尼比增大、再减小,而后又增大的现象.该现象可以揭示为何有些地震激励下减震结构的加速度和地震剪力会增大的现象;减震率在共振点处取得最小值,且结构自振周期值离共振点越近减震率越小,即增加阻尼比对结构的减效果就越好;在解析解结果的基础对地震波的减震性能曲线进行分析,并设计出了双目标的性能曲线函数.最后,利用算例验证了所得性能曲线在实际工程应用中的可行性和准确性.

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    • 梁端弹簧型自复位耗能框架节点刚度取值研究

      2020, 18(5):22-28. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-061

      摘要 (55) HTML (12) PDF 1.40 M (297) 评论 (0) 收藏

      摘要:梁端弹簧型自复位框架耗能节点是一种新型自复位节点形式.首先,介绍了梁端弹簧型自复位框架节点构造形式,建立了自复位耗能节点框架的有限元模型,分析了节点刚度弱化程度对框架结构动力特性的影响;其次,将10条基于地震信息的地震动记录方法所选择的地震动曲线输入有限元模型中,进行不同节点相对刚度比情况下结构的动力响应时程分析;最后,利用层间位移放大系数、基底减震系数,进行最优化节点刚度取值研究.分析结果表明:结构的减震系数β建议设计为0.40≥β≥0.27,节点相对刚度比取值范围建议为1.0≥S≥0.4.

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    • 铅黏弹性阻尼墙力学性能分析研究

      2020, 18(5):29-39. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-094

      摘要 (65) HTML (12) PDF 4.64 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高黏弹性阻尼墙耗能能力,改善其耗能方式,本文提出一种复合型铅黏弹性阻尼墙,介绍了铅黏弹性阻尼墙的构造与原理.对4种不同硬度天然橡胶进行材性试验及本构参数拟合,设计24组不同参数铅黏弹性阻尼墙,采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析,研究了不同黏弹性材料、黏弹性层面积、铅芯直径、铅芯布置方式、复合黏弹性层厚度和单层薄钢板与黏弹性层厚度比对阻尼墙滞回性能及力学性能的影响,并给出了设计建议值.

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    • 摇摆防屈曲支撑钢框架抗震性能分析

      2020, 18(5):40-45. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-062

      摘要 (61) HTML (14) PDF 749.28 K (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于防屈曲支撑钢框架(BRBSF)和摇摆防屈曲支撑钢框架(RBRBSF)拟静力试验,建立BRBSF和RBRBSF的有限元模型,利用OpenSees有限元软件对试验框架中采用的梁端削弱截面(RBS)进行分析,研究RBS对BRBSF和RBRBSF性能影响,并基于有限元模型进一步分析BRB参数对RBRBSF的影响.研究结果表明,梁端设置RBS可减小BRBSF梁柱节点弯矩,实现塑性铰外移,但对RBRBSF梁柱节点弯矩影响较小,BRB参数的改变对RBRBSF屈服荷载和承载能力有一定影响,但对框架柱轴力影响较小.

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    • 一种新型全钢屈曲约束支撑静动力学性能分析

      2020, 18(5):46-56. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-084

      摘要 (74) HTML (33) PDF 1.80 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的全钢屈曲约束支撑(BRB)中,由于一字形内芯缺乏长度方向的有效约束,其时常表现出明显的局部屈曲效应,大幅降低BRB的疲劳性能.鉴于此,本文提出了一种新型全钢BRB,其采用两块T型钢板作为次要约束构件,取代传统的混凝土或砂浆对内芯的约束作用.为了深入分析新型全钢BRB实际受力状态,本文基于Abaqus非线性有限元软件,对其进行数值分析,并将模拟结果与试验结果进行对比以验证数值模拟的有效性与准确性.试验与模拟结果的高度吻合表明,本文建立的有限元模型可以作为新型全钢BRB参数化分析的基准模型,用以研究内芯的初始缺陷与宽厚比;内芯与外套管之间的摩擦系数与间隙以及外部约束角钢的厚度等因素对其耗能性能的影响.上述相关因素的参数化分析结果表明,经过合理设计的新型全钢BRB可以展现出良好的耗能性能.

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    • 基于性能需求的基础隔震结构附加调谐惯容阻尼器的优化设计研究

      2020, 18(5):57-62. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-063

      摘要 (79) HTML (17) PDF 2.00 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)质量过大的缺陷,用惯容器(Inerter)代替TMD中的质量块,形成调谐惯容阻尼器(Tuned Inerter Damper,TID).将TID附加在基础隔震结构的隔震层,对TID进行优化设计研究.以两自由度基础隔震结构体系的简化模型为研究对象,以白噪声激励下的振动响应为指标对TID进行参数研究,确定了一种以隔震层水平位移控制为约束、以最小上部结构绝对加速度为优化目标的优化问题,在两种控制准则下对TID进行优化设计,与仅附加线性粘滞阻尼器(Linear Viscous Damper,LVD)的基础隔震结构进行比较,最终发现TID对基础隔震结构的性能控制有着良好的效果,能同时降低隔震层水平位移和上部结构绝对加速度,并且效果优于LVD.

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    • 水平轴风力机轮毂风荷载特性试验研究

      2020, 18(5):63-71. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-064

      摘要 (53) HTML (17) PDF 2.91 M (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:以2.0 MW水平轴风力机为研究对象,采用自主设计的风力机模型在边界层风洞中进行了测力天平试验,研究了A、B两类地貌,叶片桨距角呈0°、90°时,风力机轮毂处的风力系数、脉动风力的功率谱和相干性等特性.结果表明:风力机轮毂平均和脉动风力系数值随风向角增减的规律性明显.各风向角下B、A类地貌下平均风力系数之比的平均值在80%左右.相比0°桨距角,90°桨距角时各风向角下y轴向平均风力系数平均减小67%,x轴向平均风力系数平均增大108%.脉动风力功率谱在折减频率0.6处存在天平-模型共振引起的尖锐谱峰,采用半刚性模型风力谱修正方法可以消除由于天平-模型系统因刚度不足引起的共振响应.

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    • 用于结构减震控制的拉索式惯容系统跨层布置优化研究

      2020, 18(5):72-78. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-065

      摘要 (156) HTML (45) PDF 1.60 M (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文提出了一种拉索式惯容系统的跨层布置方法用于结构减震控制.将地震激励模拟为金井清谱随机激励,构建统一的状态空间方程,进行线性系统直接随机分析,获得系统响应统计量.利用布置效率确定惯容系统布置位置,考虑惯容系统整体出力影响惯容系统自身造价及结构柱额外受力,将惯容系统出力状况作为经济指标.考虑结构位移响应及加速度响应与结构性能的相关性,将结构的位移响应及加速度响应作为减震效果指标.利用设计参数的多目标优化,获取惯容系统最优参数的帕累托前沿,指导设计并比较不同布置方法.最后,利用一个10层的基准结构进行减震效果分析,验证跨层布置的惯容系统优于一般层间惯容系统.

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    • 环形弹簧阻尼器的滞回性能试验研究

      2020, 18(5):79-85. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-066

      摘要 (62) HTML (18) PDF 1015.08 K (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:环形弹簧是一种在机械工程领域中应用广泛的减振部件.将环形弹簧用于土木工程结构的减震控制,设计了一种具有自复位功能的环形弹簧阻尼器(Ring spring damper,RD),通过往复荷载作用下的性能试验,研究了RD的滞回性能.首先,提出RD的构造设计和工作原理.进而,设计加工了RD试件,对其进行了滞回性能试验,研究了位移幅值、加载频率对RD试件滞回特性的影响规律.最后,利用ABAQUS软件,对RD试件的滞回性能进行了数值模拟.研究结果表明,RD在往复荷载作用下的滞回性能稳定,且具有良好的耗能与复位特性;RD的有限元模拟滞回曲线与试验曲线较为接近,表明所建立的有限元模型可较为准确地描述该阻尼器的滞回行为.

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    • 废旧输送带叠层橡胶支座制作方法与力学性能探讨

      2020, 18(5):86-91. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-067

      摘要 (61) HTML (25) PDF 6.25 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步将隔震技术推广应用于村镇低矮建筑中,分析了织物芯输送带结构,提出了采用废旧织物芯输送带制作叠层橡胶支座,并制作了叠层支座样品.在此基础上,对该支座的竖向压缩性能与剪切性能进行了探讨.研究表明,废旧织物芯输送带叠层橡胶支座制作工艺简单,成本低;压缩刚度较同尺寸叠层钢板橡胶支座小,支座样品在4MPa压力作用下应变达到5%,支座边缘向外鼓凸,粘接层局部出现细微撕裂张口现象,但先后两次加载所得支座压缩刚度基本不变;水平压剪试验表明,在4MPa压力作用下,支座剪切应变最大达到136%,支座两侧卷曲严重,剪切刚度未见明显变化,但支座存在明显的胶粘撕裂现象,并导致第二次压剪试验所得剪切刚度降低约18%.以上研究获得了该新型支座的基本力学性能,为后续进一步的模型试验、数值模拟与工程应用研究提供了良好的基础.

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    • 多输入时滞反馈控制下的斜拉梁主共振响应

      2020, 18(5):92-96. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-068

      摘要 (92) HTML (20) PDF 1.03 M (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了多输入时滞反馈控制作用下斜拉梁主共振问题.采用多尺度法,推导了位移时滞和速度时滞反馈控制作用下斜拉梁非线性主共振的解析解,分析了主共振响应随参数变化的规律,控制参数时滞和控制增益对系统非线性主共振响应的影响.结果表明:合理地调整时滞值、控制增益可以提高振动控制的效率,拓宽减振频率范围,且在参数的调节中时滞较控制增益对减振更为有效.

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