钢混结构的剪力墙连梁截断式金属阻尼器设计与抗震分析

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1、硕士学位论文钢混结构的剪力墙连梁截断式金属阻尼器设计与抗震分析DesignandSeismicAnalysisofMetalDamperonBisectedR．C．ShearWallCouplingBeam学黾一21006247史连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也

2、不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。作者签名：奎多垒大连理工大学硕士学位论文摘要在世界各地的历次强震中，剪力墙结构的连梁常遭到较严重的破坏，寻求受力和变形更理想的连梁结构形式，成为剪力墙结构研究中亟待解决的问题。连梁在地震作用中剪力均布，跨中弯矩最小，因此将连梁跨中截断布设剪切型阻尼器，可使连梁变形集中于阻尼器，利用阻尼器消耗大量能量，保护墙肢和耗能连梁混凝土部分不产生较大

3、破坏。本文首先阐述了钢混联肢剪力墙结构的震害特点和改善的必要性与途径；简要介绍了目前已有的剪力墙耗能连梁，说明提出新型耗能连梁的意义与主要目的；介绍了常见的被动耗能阻尼器的原理、类型和力学模型，根据本文的设计目的选用金属阻尼器作为主要研究对象。其次，总结了墙片对阻尼器提出的各项需求，采用定性定量方法对各需求分析推导，提出设计措施和参数化需求表达式，从概念上指明了理解和分析该类结构的思路，并对设计应用给出建议。其中一项重要需求为保证墙片的初始刚度，为详细探讨该类阻尼器对墙片初始刚度的影响，文中分析

4、了连梁刚度削弱程度与墙片刚度削弱程度的关系，阐述了影响因素和影响趋势，提出了工程设计中连梁刚度削弱程度的取值范围。根据墙片对阻尼器的各项需求表达式，总结以金属阻尼器双线性力学模型参数为设计目标的阻尼器设计流程，给出一例长宽比为1：1的矩形截面软钢剪切板阻尼器的设计算例。第三，介绍了几种可行的耗能连梁剪力墙弹塑性数值模拟方法，以ABAQUS、SAP2000、SeismoStruct软件为平台，通过分层壳单元、连接单元、普通壳单元、纤维模型的组合，解决耗能连梁细部建模与计算效率的矛盾，通过结果的对比

5、验证了方法的精确性，比较各方法的优缺点和适用范围，根据本文研究对象的特点选用合适的建模方法。第四，以两片双肢剪力墙为结构原型，根据文中提出的设计流程设计连梁跨中截断型阻尼器，采用前文所述建模方法对安装阻尼器前后的两墙片做静力推覆与低周往复模拟分析，对分析结果进行比较，得出结论：安装阻尼器后结构延性明显增大，刚度与承载力削弱不大，破坏模式为阻尼器先于连梁和墙肢屈服，整体变形模式不发生变化，结构的滞回曲线更饱满，阻尼器耗能占结构总耗能的40％以上，为结构附加的阻尼比达到5％左右。需要注意的是使用本文

6、设计方法时，应满足设计流程中提出的原结构的先决条件，即原结构的破坏模式为连梁先于墙肢屈服，因为从模拟的结果来看，连梁先于墙肢屈服的墙片，安装阻尼器后的效果明显好于墙肢先于连梁屈服的墙片。总体来说，安装阻尼器后结构抗震性能更优越，达到了预期的设计目标。钢混结构的剪力墙连梁截断式金属阻尼器设计与抗震分析最后选取了一幢典型的钢筋混凝土框架．双肢剪力墙高层结构，应用本文提出的阻尼器参数计算方法设计了相应的耗能阻尼器，并采用文中推荐的模拟方法对两类结构进行弹塑性时程反应分析。经研究表明依据本文方法设计的阻

7、尼器，可在预设目标下确保耗能结构的安全及初始刚度，同时能有效降低结构地震能量的输入，改善结构连梁与墙肢塑性铰的分布与发展，从而改进结构的耗能模式。上述分析进一步验证了连梁截断式阻尼器设计方法的合理性，为可恢复联肢剪力墙结构体系的研究与工程应用提供一种新的思路。关键词：阻尼器；耗能连梁；双肢剪力墙；设计方法；数值模拟；分层壳单元；连接单元大连理工大学硕士学位论文DesignandSeismicAnalysisofMetalDamperonBisectedR．C．ShearWallCouplingB

8、eamAbstractThecouplingbeamsofR．C．shearwallsoftensufferseveredamageinpreviousintenseearthquakes，SOit’Simportanttofindanewstyleofcouplingbeamwithbetterseismicperformance．Asunderlateralload，theshearforceofcouplingbeamsisuniformdistributed，andtheminimalm