本次试验设计制作了2种不同构造形式的波形软钢阻尼器,通过一系列的研究方法对阻尼器的性能进行了分析和讨论:①通过循环荷载下的拟静力试验对其力学性能和受力机理进行分析;②采用ABAQUS有限元对阻尼器进行建模分析,为参数化分析提供依据;③进一步拓展分析几个重要参数对阻尼器性能的影响,得出耗能和延性均较好的阻尼器模型,为此,共建立了36个有限元模型;④与未设置阻尼器的钢框架对比,将耗能和延性均较好的阻尼器安装至钢框架中,对钢框架进行3种地震波作用下的弹塑性地震反应分析。
通过以上几项工作的进行,本章主要得到如下结论:
1)竖向波形软钢阻尼器的滞回曲线呈较为饱满的弓形,表现出了比较好的耗能能力,且其初始刚度较大,具有较高的承载力。
2)与竖向波形软钢阻尼器相比,横向波形软钢阻尼器的滞回曲线更为饱满,形状呈梭形,表现出了更佳的滞回耗能能力、变形能力以及稳定的承载能力;在受水平荷载作用下,其腹板和翼缘板能够较好地协同工作,均能够产生较大的塑性变形。
3)ABAQUS有限元软件能够较为准确地模拟阻尼器试件,通过模拟得到的阻尼器的受力状态、承载力、耗能能力、刚度及其最终的破坏模式等与试验结果均较为吻合。(www.daowen.com)
4)试验与模拟结果均表明:横向波形软钢阻尼器腹板四周的应力较大,随着向腹板中心接近,应力逐渐减小,其翼缘板的上下两端应力较大。竖向波形软钢阻尼器腹板的两侧端部以及沿对角线区域应力值较大,翼缘板的应力主要分布在其波峰和波谷处。
5)对于横向波形软钢阻尼器,耗能板的厚度、高宽比以及翼缘板和腹板的厚度比对阻尼器的性能影响较大,其中,阻尼器的承载力、耗能能力与耗能板的厚度、翼缘板和腹板厚度比成正比,与腹板的高宽比成反比。此外,随着腹板波角的减小和波长的增大,阻尼器的耗能能力随之上升,但其承载力和初始刚度有所下降。
6)对于竖向波形软钢阻尼器,其承载力、耗能能力与耗能板的厚度、波长、翼缘板和腹板的厚度比成正比,与腹板的波角、高宽比成反比。此外,随着耗能板厚度的增加和高宽比的减小,阻尼器的初始刚度随之增大;阻尼器翼缘板与腹板的厚度比,以及腹板的波角和波长对其初始刚度的影响均较小。引入初始缺陷后,2种阻尼器的承载力和耗能能力均有所下降,相对来说,竖向波形软钢阻尼器对于初始缺陷更加敏感。
7)波形软钢阻尼器能够有效地降低钢框架的顶层水平位移和层间位移角,在钢框架中均能够起到较好的减震效果。在多遇和罕遇地震作用下,横向波形软钢阻尼器Model-12的两端相对位移均未达到极限位移,能够保证在钢框架中的正常工作。
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