剪切型转动粘弹性阻尼器在村镇木结构抗风中的应用

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1、剪切型转动粘弹性阻尼器在村镇木结构抗风中的应用　　摘要：针对强台风下村镇低矮房屋的大量倒塌，将阻尼器引入村镇木结构的抗风控制中；同时针对现有木结构模拟中榫卯节点的恢复力模型多采用线弹性，没有考虑节点塑性变形而导致与实际情况存在很大差别的问题，在木结构分析时考虑节点的塑性特征。分析了该结构在强风作用下的动力反应，通过数值模拟验证了粘弹性阻尼器在木结构抗风减振方面的良好效果。结果表明：考虑节点非线性时木结构的层间位移明显减小，阻尼器的耗能也有所减小，但对减振率影响不大。　　关键词：抗风设计；粘弹性阻尼器；振动控制；村镇木结构　　中图分

2、类号：TU352.2文献标志码：A　　Abstract：Adamperwasappliedinlowrisewoodstructuretoresistwindloadasmanylowrisestructurecollapsedunderthestrongwindload.Aimedattheproblemthatmortiseandtenonjointrotationmodelwasdifferentfromactualsituationbecauseoflinearelasticityintheexistingsimulati

3、onofwoodstructuresandwithoutconsideringplasticitydeformation，theplasticityofmortiseandtenonjointwasconsideredinthestructureanalysis.Thedynamicresponseandcontroleffectofthestructureunderstrongwindwereanalyzed，andviscoelasticdamperwasverifiedtohavegreateffectonthevibrat

4、ioncontrolofthewoodstructureunderwindloadby11numericalsimulation.Theresultsshowthatconsideringnonlinearjoint，thestorydriftofwoodstructuredecreasesgreatlyandtheenergydissipationofthedamperalsodecreases，butthenonlinearjointdoesnotaffectthereductionratios.　　Keywords：wind

5、resistancedesign；viscoelasticdamper；vibrationcontrol；ruralwoodstructure　　0引言　　中国的风灾调查数据表明[1]：风灾造成的巨大损失主要是由于村镇房屋的破坏，强台风会造成大量房屋倒塌，带来巨大生命财产损失。现有低矮房屋的抗风设计主要是通过借助全尺寸现场实测、风洞试验、计算机数值模拟等方法得到结构表面风压分布情况，进而对墙体开洞、屋面形式及女儿墙等结构构造提出改进措施[2]。这些方法主要针对风灾中围护结构的损坏进行研究，对主体结构的倒塌破坏研究较少。11　　粘弹

6、性阻尼器最早于1969年应用于纽约世贸中心的风振控制中[3]，通过安装该类型阻尼器，结构的阻尼比从原来不到1%增加到2.5%以上，使结构满足舒适度的抗风要求。苏毅等[4]进行了筒式粘弹性阻尼器的老化性能试验和疲劳性能试验，并分析了筒式粘弹性阻尼器风振控制的工程应用实例，得出设置粘弹性阻尼器时，结构悬挑端竖向位移和加速度明显减小。瞿伟廉等[5]将粘弹性阻尼器支撑应用于中国首都规划大厦中，使风振加速度平均减小54%，并针对高层钢结构建筑提出了粘弹性阻尼器应用于抗震抗风的实用设计方法。周云[6]对装有粘弹性阻尼器结构的性能、分析方法及工

7、程应用作了总结。粘弹性阻尼器在风振控制中的应用主要集中在高层建筑、高耸结构和大跨空间结构上，对低矮房屋尤其是村镇木结构的风振控制研究很少。　　本文根据粘弹性阻尼器已有的成果，对强台风作用下沿海地区大片房屋倒塌开展风振控制研究。由于木结构的破坏一般是节点破坏，因此，本文使用文献[7]中提出的新型剪切型转动阻尼器来提高结构的抗风性能，使用相似准则处理已有的粘弹性阻尼器数据，得到不同尺寸的剪切型转动粘弹性阻尼器的本构模型，进而应用于木结构的风振控制中，验证粘弹性阻尼器对村镇木结构风致振动的影响。以往建立木结构的模型时，假设榫卯节点的弯矩

8、转角之间的关系是线弹性的，没有考虑榫卯节点的塑性变形，与实际情况不符。试验获得的榫卯节点的恢复力模型曲线是针对具体尺寸的榫卯节点的模型。本文通过相似准则处理已有榫卯节点的试验数据得到算例中榫卯节点的恢复力曲线，从而考虑榫卯节点非线性对木结构层间位移