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耗能減震結(jié)構(gòu)在小震和設(shè)計(jì)風(fēng)荷載作用下，阻尼裝置基本處于彈性狀態(tài)，給結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度，使耗能減震結(jié)構(gòu)滿足正常使用的要求;在中震、大震及強(qiáng)震作用下，阻尼裝置率先進(jìn)入耗能狀態(tài)，產(chǎn)生較大的阻尼，大量耗散輸入結(jié)構(gòu)中的能量，迅速衰減結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)，而主體結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)明顯的非彈性，從而確保結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震或強(qiáng)風(fēng)中的安全性和正常使用。鋼阻尼器是阻尼裝置其中的一種，其耗能原理是：在地震作用下，鋼阻尼器在建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性變形前首先發(fā)生屈服，以消耗大部分地而運(yùn)動(dòng)傳給建筑結(jié)構(gòu)的能量。以單圓孔型鋼阻尼器為例，借助ABAQUS的有限元分析軟件，分析設(shè)置該陰尼器結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)荷載作用下的反應(yīng)。
為了便于敘述，將單圓孔型鋼阻尼器及與其相連的支撐定義為阻尼裝置，未包含阻尼裝置的結(jié)構(gòu)定義為主體框架，簡稱框架。定義以下參數(shù)：蜿為單圓孔型鋼阻尼器的彈性剛度；長。為與阻尼器相連的支撐的抗側(cè)彈性剛度K。為阻尼裝置的抗側(cè)初始彈性剛度。
以下是設(shè)置鋼阻尼器鋼框架結(jié)構(gòu)的總信息，該建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，建筑物地處地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組第一組，II場(chǎng)地，該結(jié)構(gòu)為12層的鋼框架，層高3. 6 m，總高為43.2 m三跨，跨度為6 m，阻尼裝置安裝在中間跨且每層都布置。
根據(jù)建筑物所處的場(chǎng)地特性，選取地震記錄，并按《建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范》應(yīng)規(guī)定進(jìn)行多遇和罕遇地震峰值加速度調(diào)幅。
為了精確地模擬梁柱節(jié)點(diǎn)的半剛性，采用ABAQUS提供的連接單元Hinge來實(shí)現(xiàn)，Hinge連接單元可以使兩個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)合并且可以給兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)自由度提供旋轉(zhuǎn)約束。梁、柱、支撐都采用B32梁單元，在有限元模型的書.inp文件里利用書release命令將對(duì)應(yīng)的自由度釋放，從而來模擬實(shí)際中支撐與梁柱節(jié)點(diǎn)處的鉸接。單圓孔型鋼阻尼器采用殼單元(CSBR和STR >G65 )，在ABAQUS里采用Tie約束來模擬單圓孔型鋼阻尼器與梁和相關(guān)支撐的接觸關(guān)系。在鋼框架模型首層柱腳的相關(guān)平動(dòng)自由度方向施加加速度，其幅值曲線與所選地震動(dòng)荷載幅值曲線一致。
上述兩鋼框架的最大層間位移都是出現(xiàn)在第9層，在地震波作用下(多遇)的第9層層間位移時(shí)程曲線。可以看出，在多遇地震作用下，設(shè)置了鋼阻尼器的框架結(jié)構(gòu)較沒有設(shè)置鋼阻尼器的框架結(jié)構(gòu)具有明顯的減震效果。
設(shè)置阻尼裝置的鋼框架和沒有設(shè)置阻尼裝置的鋼框架在ELCentro地震波作用下(峰值加速度調(diào)幅到70 an廳飛各自最大的層間位移和最大基底剪力。
設(shè)置阻尼裝置的鋼框架和沒有設(shè)置阻尼裝置的鋼框架在ELCentro地震波作用下(峰值加速度調(diào)幅到400 an廳飛各自最大的層間位移和最大基底剪力。
上述兩鋼框架的最大層間位移都是出現(xiàn)在第9層，兩框架結(jié)構(gòu)在ELentro地震波作用下渾遇)的第9層層間位移時(shí)程曲線。
在ELentro地震波作用下(罕遇>>各樓層的鋼阻尼器上下兩端的相對(duì)位移峰值均遠(yuǎn)大于單圓孔型鋼阻尼器的屈服位移Uy，兩端相對(duì)位移較大的鋼阻尼器所在的樓層都是上下層抗側(cè)剛度變化較大的樓層。
借助ABAQUS有限元軟件，對(duì)設(shè)置單圓孔型鋼阻尼器的半剛性連接鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震動(dòng)荷載作用有限元分析，得出以下結(jié)論：設(shè)置單圓孔型鋼阻尼器的鋼框架具有較高的抗側(cè)彈性剛度，在多遇地震作用下，單圓孔型鋼阻尼器不出現(xiàn)應(yīng)力屈服現(xiàn)象，為結(jié)構(gòu)增加抗側(cè)剛度，減少結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移反應(yīng)，滿足正常使用要求；在罕遇地震作用下，單圓孔型鋼阻尼器產(chǎn)生應(yīng)力屈服，實(shí)現(xiàn)塑性耗能，為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼，同時(shí)改變結(jié)構(gòu)的剛度特性，減少結(jié)構(gòu)的震動(dòng)響應(yīng)，滿足耗能要求。
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