高性能铸钢阻尼器减震机理与设计理论

基本信息
批准号:51778486
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:Tony T. Y. Yang
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:戴靠山,张凤亮,鹿磊,王晨晨,李伯维
关键词:
抗震设计模块施工铸钢蜂窝结构阻尼器
结项摘要

Recent earthquakes in China and around the world has caused significant property damage and loss of lives. To continue with the sustainable development of our country, it is important to protect the existing and new structures from earthquake damages. Damper is an effective energy dissipation and vibration control device, which plays an important role in the seismic retrofit of old buildings and the structural design of new buildings. This research aims to develop an innovative honeycomb cast steel damper, where the mechanic mechanism and design theory will be systematically examined. This research will combine the advantages of casting steel technique, high energy dissipation capacity of honeycomb structures, efficient and economic modular construction to develop the next generation high-performance steel damper. It will improve the traditional metal damper by reducing the stress concentration caused by manufacturing, increase energy dissipation capacity, and reduce material waste of steel. This will improve the seismic performance of existing and new buildings and post-earthquake remediation efficiency..In this research, both advanced numerical analysis and hybrid simulation technique will be applied, where the energy dissipation mechanism, connection for modular applications, structural behavior and seismic performance of the proposed honeycomb cast steel damper will be studied. The mechanical system and structural design will be systematically studied and optimized. The results of this study will significant improve the seismic performance of both new and old buildings in China. These results will also provide significant improvement to the theoretical implement of cast steel seismic research in China.

近年来我国地震灾害频发,已严重威胁到人民的人身及财产安全。增强新老建筑的抗震性能,减少地震灾害损失,已成为我国可持续发展的迫切需求。阻尼器是一种高效的耗能减震装置,能有效提升新老建筑的抗震性能。本课题将针对新型蜂窝式铸钢阻尼器受力机理和设计理论进行研究,研发新一代高性能阻尼器。该阻尼器是基于新一代铸钢工艺、蜂窝良好受力性能、模块施工的高效与节约的集成创新,克服传统金属阻尼器由于应力集中而造成的过早破坏、构件耗能少、钢材利用率低等缺点,从而提高结构的抗震性能与灾后修复效率。本课题将采用先进的数值分析与混合模拟试验技术,对新型蜂窝式铸钢阻尼器耗能减震机理、体系的模块连接与结构应用进行系列抗震研究。本课题将系统地分析该阻尼器力学性能、耗能特性及优化设计。本研究成果将为我国新老建筑抗震与安全提供更有效的途径,对提升我国结构抗震与钢结构研究具有重要的理论意义与应用价值。

项目摘要

高性能蜂窝式阻尼器是基于自然界蜜蜂巢穴的形状而研发的新型钢板阻尼器。蜂窝式结构已广泛应用于抗爆设计,消音设计等,然而对于其抗震性能和工作机理却鲜有研究。本课题首次提出并初步验证将高性能蜂窝式结构应用于地震工程想法,利用仿生学原理以及钢材优越的滞回性能,该阻尼器可以高效地消耗地震产生的能量以此来减轻地震对于主体结构的破坏。在地震过后,蜂窝式阻尼器可以被简便地检测及更换,以保证主体建筑可以快速的恢复使用功能。.本课题按照研究计划执行,在第一阶段首先提出了将高性能蜂窝式结构应用于地震工程的想法,初步设计高性能蜂窝式阻尼器,针对不同尺寸和不同排布的蜂窝阵列提出了一系列假设。在第二阶段,本课题提出了高性能蜂窝式阻尼器的有限元模型,通过有限元软件模拟初步探究该阻尼器在不同设计参数下的性能。在第三阶段,本课题基于有限元软件模拟初始结果设计了一系列实验,并建立了更精细化的有限元模型,利用实验结果对精细化的有限元模型进行校准,最终得到了更加可靠的有限元模型。在第四阶段,本课题基于验证后的有限元模型,进行了大量的参数分析,并最终提出了该阻尼器的设计公式和曲线,便于其在工程领域的应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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