钢框架中剪切板耗能器的减震性能研究.pdf

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1、低温建筑技术2011年第8期(总第158lj9】)钢框架中剪切板耗能器的减震性能研究杜德月，张汝涛(1．西安建筑科技大学土木工程学院．西安710055；2淄博市规划设计研究院，山东淄博255000)【摘要】本文旨在分析剪切屈服板耗能器在高层钢框架中的减震性能，先介绍剪切屈服板耗能器的构造、滞回曲线和在ETABS中模拟耗能器的方法，用有限元软件ETABS建立一个18层钢框架的计算模型，输入EI—Centro波，对比原结构和A型结构顶层Y向水平位移、顶层水平速度、顶层水平加速度和层间位移角。结果表明，剪切屈服板耗能器的减震效果非常显著。【关键词】剪切屈服板耗能器；滞回曲线；

2、时程分析；耗能；层问位移角【中图分类号】TU393．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2011)08—0040—021剪切屈服板耗能器的减震原理在地震中，大量的能量输入一个结构，传统的设计方法依赖于主体结构变形消耗能量，灾后结构的永久性损伤维修起来花费较大。剪切屈服板耗能器是一种被动减震耗能装置，在正常使用状态下或小震下，剪切屈服板处于弹性工作状态；当遇到强震时，剪切屈服板耗能器先于主体结构进入塑性，通过反复的塑性变形来耗能，从而保证主体结构的安全。Schmidt利用钢板的高平面内刚度和高能量耗散提出了一种新的剪切屈服板耗能器(YSPD)⋯。Willia

3、ms和Alermani进一步开发，他们所进行的在一个框架中安置YSPD的测验，表明相当部分能量可以通过耗能器消散。YSPD图1剪切屈服板耗能装置的实际应用还有一个优势：加工、修理或更换比较方便和经济，也为钢框架结构的加固提供选择。’1．3在ETABS中模拟剪切屈服板耗能器1．1剪切屈服板耗能装置的构造本文的剪切板耗能器就是选用Plasticl单元模YSPD就是把厚度为t的钢隔板焊接在方形管中。拟，Plasticl的塑性模型是在Bouc—Wen提出的滞回模型的基础上修改的H】。本文的剪切板耗能器的滞耗能系统由耗能器和支持部组成，耗能器和支持部用螺栓连接起来(图1)。支持部

4、的刚度远大于耗能器的回曲线和Bouc—Wen模型的滞回曲线具有非常高的刚度，通过这样的布置可以使耗能器比主体结构提前拟合度，所以选用Plasticl单元模拟剪切板耗能器是进入塑性变形。当结构发生层间位移时，通过支持部合适的。2剪切屈服板耗能装置在钢框架中的减震效果将水平位移传给了耗能器，使耗能器产生了相对位移。2．1工程概况在多遇地震下，剪切屈服板处于弹性状态；在罕遇地震下，剪切屈服板进入塑性通过滞回耗能，消耗地震能本建筑地上18层，底层4．5m，标准层层高3m，总高度为55．5m，建筑平面为30m×17．5m的矩形平面，量，减小主体结构的位移。1．2剪切屈服板耗能器的

5、滞回曲线结构体系为钢框架体系，本建筑抗震设防烈度为8度，场地类别为Ⅱ类，设计基本加速度为0．2g，50年一遇RickyW．K．Chan教授在香港城市大学进行了试验，通过试验得到剪切屈服板耗能器的滞回曲线，经过基本风压为0．45kN／m。和已有的Bouc—Wen模型比较得：二者具有非常高的2．2计算模型拟合度。合理确定参数，可以用Boue—Wen模型代本模型是为了比较安装剪切屈服板耗能器后钢替剪切屈服板耗能装置的滞回曲线。对比着试件的实框架的减震效果，所以仅在抗侧力能力比较弱的y方向输入地震波，方向不输地震波，也不考虑竖向地验滞回曲线确定Bouc—Wen的模型参数如下：K

6、=19777N／mm，a=0．035，u=1．61mm震。布置剪切屈服板耗能器的称为A型结构。选取EI—Centro波作为输入的地震波，根据建筑抗震规范y=0．9，I8=0．12，／7,=1杜德月等：钢框架中剪切板耗能器的减震性能研究41弱了31％；原结构顶层速度最大值为1564mm／／s，A型结构顶层速度最大值为1077mm／s，减弱了31．1％；原lli1．结构顶层加速度最大值为9409mm／s，A型结构顶层目i加速度最大值为6056mm／s，减弱了35．6％。IIg!

7、l6一m0m血饕lO6图2标准层平面图46810121416要求，调整EI—Centro波的加速

8、度峰值为400gal。层闯位移角x10，2．3原结构和A型结构的比较图6EI—CENTRO波作用下原结构和A型结构Y向层间位移角A型结构的自振周期比原结构减小，因为布置耗能器后增加了原结构的弹性刚度。下面对比在EI—A型结构的层间位移角明显减小，起到了减震的Centro波作用下，原结构和A型结构顶层的l，向水平作用。位移、顶层水平速度、顶层水平加速度和层间位移角。3结语(1)YSPD试验的滞回曲线和Bouc—Wen曲线吕具有非常高的拟合度。合理确定参数，可以用Bouc—吕wen模型代替剪切屈服板耗能装置的恢复力模型。氇(2)在罕遇地震作用