不等跨门式刚架结构的减震控制分析.pdf

不等跨门式刚架结构的减震控制研究 1引言 1．1论文的研究背景和意义 地壳在内、外力作用下，集聚的构造应力突然释放，产生震动弹性波，从震源向四周传播引 起的地面颤动，是地壳快速释放能量过程。地震分为天然地震和人工地震两大类。此外，某些特 殊情况下也会产生地震，如大陨石冲击地面(陨石冲击地震)等。引起地球表层振动的原因很多， 根据地震的成因，可以把地震分为以下几种：构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震、人工 地震。地震发生时，最基本的现象是地面的连续振动，主要特征是明显的晃动。纵波和横波相继 到达，造成房屋和建筑破坏的灾害。如1960年智利大地震时，最大的晃动持续了3分钟。地震 造成的灾害首先是破坏房屋和建筑物，如1976年中国河北唐山地震中，70％～80％的建筑物倒塌， 人员伤亡惨重。 在我国，根据已经拥有的科学技术水平和所有的经济条件，往往对建筑抗震提出了“三个水 准”设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。 上世纪八十年代，各国没计规范通常都会 认为在地震来临时，结构在真正失效前，一般会有一个比较大的塑性变形能力，也就是说结构会 在一个较小的地震到达时可能达到或者接近屈服状态；而当遇到大的地震时，结构的某些节点或 单元会将陆续进入屈服后的非弹性变形状态。结构通过变形耗散能量，将其转换成热能。一般来 讲我们把地震和结构理解为通过更人的非弹性变形，耗散掉更多的能量，或者结构非弹性变形加 剧，周期增多，刚度降低，阻尼增大，结构受到的总破坏力达到最少。 在我国虽然在设计抗震方案设计上采取了必要的论证，如采用较小的地震加速度与内力进行 组合，同时确定截面，通过结构在地震过程的变形成为有效的耗能构件，但我们要注意地震的传 播往往是在地面以下的，无论是震源、深度，还是震型、波峰值、时间间隔等因素都具有很大的 不确定性，也就是说是种随机的变化。所以在我们的结构抗震设计时就需要增加必要的耗能组织， 来同结构变形本身一起来消耗来自地震的能量。 耗能减震技术作为其中一种日渐成熟的新技术，己广泛应用于各类新旧工程结构的抗震设计 与抗震加固中，通过在结构中安装耗能减震装置来提高结构的整体抗震性能，有效控制、减轻结 构的地震反应，从而保护结构的安全。 与传统的抗震技术相比，耗能减震技术有以下优越性： (1)安全性：消能减震结构体系由于特别设置非承重的消能构件或消能装置，它们具有极 火的消能能力，在强地震中能率先消耗地震的能量，迅速衰减结构的地震反应。另外，消能构什 属“非承重构件”，对结构的承载能力和安全性不构成任何的影响，是一种非常安全可靠的结构 减震体系。 (2)经济性：消能减震结构体系是通过“柔性消能”的途径减少结构的地震反应，冈而可 以减少剪力墙的设置。据国内外L程应JI_}j总结资料，采用消能减震结构体系比采用传统抗震结构 体系，可节约结构造价5％～10％，若用于旧有建筑结构的耐震性能改造加同，则可比传统抗震 加同方法节省造价10％～60％。 (3)技术合理性：国是一个多震国家，K期的地震灾害给我国造成了巨大的损失。传统抗 河北农业大学硕士学位论文 震结构体系是通过加强结构，提高侧向刚度以满足抗震要求的，但结构加强，刚度增人，地震作 用也人，只能再加强结构，如此造成恶性循环。而消能减震结构则是通过殴置消能构件或装置， 使结构在出现变形时大量迅速消耗地震能量，保护主体结构的安全。结构越高、越柔，跨度越大， 消能减震效果越显著。耗能减震技术正是由于其安全可靠、概念明确、实用性强、造价低廉而受 J 到越来越多的关注。【l 门式刚架作为轻钢结构的一种重要形式，已经被越来越多的用于些重要的：L程领域，为避免 强烈地震波作用下对结构构件的造成过大冲击以及导致构件出现过大变形，需要控制构件振动米 提高结构的抗震能力。研究门式刚架结构，并进行有效的振动控制可提高结构的安全度，耐久度， 比较有推广价值。 ． 1．2耗能减震结构的研究应用现状 自上世纪70年代初被动耗能减震概念被提出以来，对于结构的抗震设计其中的概念、方法 ；f：lt i：程应用出现了新的变革。基丁．耗能减震技术在结构抗震方面的较好避震效果，专家们研发了 多种类型的耗能减震装置，即粘滞耗能器、粘弹性耗能器、摩擦耗