低屈服点钢剪切板阻尼器耗能减振结构试验、理论和设计

The seismic of civil engineering structures, the development of two kinds of low yield point steel shear panel damper, buckling of low yield point steel shear panel damper and non reinforced low yield point steel shear panel damper; through the monotonic and cyclic loading test, effect of stress, initial defect, width thickness ratio, stiffener size, shape coefficient and position, loading mode, the constraint conditions, strain amplitude and other changes to the damper stiffness, yield load, ultimate load and displacement, buckling mode and hysteretic properties of the yield of steel plate, the failure mode of the limit; set up the relevant factors damper hysteretic constitutive model, analysis of influence of parameter change back to the characteristics of the the lag, for low cycle fatigue tests on the damper, determining the fatigue model, established the fatigue design criterion of damper; simulation of multi story steel frame model of linear and nonlinear vibration of the earthquake shaking table test and numerical analysis, the installation of different number and position of dampers in the sinusoidal sweep excitation, under different seismic waves, the ratio and the damping effect of linear vibration and nonlinear responses of different natural frequency of different damping, reveal the damper on different damping Structure of linear and nonlinear vibration ratio control.

针对土木工程结构抗风、抗震的需要，研制两种低屈服点钢剪切板阻尼器,防屈曲低屈服点钢剪切板阻尼器和非加劲低屈服点钢剪切板阻尼器；通过单调和循环加载试验，研究钢板屈服应力、初始缺陷、宽厚比、形状系数、加劲尺寸和位置、加载方式、约束条件、应变幅值等变化对阻尼器刚度、屈服荷载、极限荷载和位移、屈曲模态和滞回特性的影响，研究其极限破坏模式；建立阻尼器各影响因素相关的滞回本构模型，分析参数变化对其滞回特性的影响，对阻尼器进行低周疲劳试验，确定疲劳模型，建立阻尼器疲劳设计准则；进行多层钢框架模型线性和非线性振动的模拟地震振动台试验和计算分析，研究阻尼器在正弦扫描激励、不同地震波作用下、安装不同数量和位置时对不同阻尼比和不同自振频率的结构线性振动和非线性反应的减振效果，揭示阻尼器对不同阻尼比结构线性和非线性振动控制。

针对土木工程结构抗风、抗震的需要，研制三种低屈服点钢剪切板阻尼器：加筋低屈服点钢剪切板阻尼器、非加劲低屈服点钢剪切板阻尼器（包括变截面形式）；通过单调和循环加载试验，研究了钢板屈服应力、初始缺陷、宽厚比、形状系数、加劲尺寸和位置、加载方式、约束条件、应变幅值等变化对阻尼器刚度、屈服荷载、极限荷载和位移、屈曲模态和滞回特性的影响，研究了极限破坏模式；建立了阻尼器各影响因素相关的四种滞回本构模型，分析了参数变化对其滞回特性的影响，对阻尼器进行低周疲劳试验，确定疲劳模型，建立了阻尼器疲劳设计准则；进行多层钢框架模型线性和非线性振动的模拟计算分析，研究了阻尼器在正弦扫描激励、不同地震波作用下、安装不同数量和位置时对不同阻尼比和不同自振频率的结构线性振动和非线性反应的减振效果，揭示了阻尼器对不同阻尼比的结构线性和非线性振动的控制效果，验证了阻尼器本构模型的合理性。初步给出了多（高）层钢结构耗能减震体系的结构设计方案。.结果表明：.（1）等截面无加筋阻尼器核心板临界高厚比取29~33之间，等截面加筋阻尼器核心板高厚比可相应放松至50，变截面无加筋阻尼器在相同高厚比条件下比等截面阻尼器抗屈曲性能好，滞回性能稳定。加筋布置方式宜采用非接触式，且与核心板保持一定距离，具体尺寸需要根据实际情况通过计算设计得到。.（2）三种阻尼器滞回耗能性能稳定，极限滞回圈数平均26圈。理论分析和数值模拟得到了四种阻尼器滞回本构模型，利用板壳稳定性理论给出了核心板在不同边界条件下的临界屈曲应力与腹板宽厚比之间的数学关系，得到核心板设计的宽厚比。.（3）给出了阻尼器的疲劳设计曲线。.（4）进行了罕遇地震荷载作用下9层钢框架结构弹塑性反应分析。剪切板阻尼器能有效地减小结构的顶层水平位移和层间位移角。阻尼器隔层隔跨的布置方式减振效果优于全层布置。.研究这种新型阻尼器在耗能减震结构中的设计与应用具有重要的理论和实际意义。