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1、第卷第期地震工程与工程振动年月洲一文章编号习习网壳结构的粘弹阻尼器减振分析范峰,沈世钊哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨巧摘要本文将粘弹阻尼器引人网壳结构,针对网壳结构粘弹阻尼器减振系统,编制了有限元分析程序,利用该程序对单层球面网壳。,和单层柱面网壳进行了大量的减振分析计算结果表明粘弹阻尼器减振系统对大跨网壳结构的减振效果是十分明显的,是一种适合大跨网壳结构的减振系统。关键词网壳结构粘弹阻尼器减振分析中图分类号玛巧文献标识码一一,一,,爵,,一一一一脚币一,,一,用。最早的粘弹阻尼器是由美国公司的研制开发的于控制结构的风振年建成的纽约世界贸易大厦,,安装。,共层了万个
2、粘弹阻尼器根据对世界贸易大厦风振反应的观察可知粘弹性。,阻尼器用于控制高层和高耸结构风振反应的效果极佳川粘弹阻尼器应用于结构地震响应控制始于最近几年。对粘弹阻尼器减振系统的理论和试验研究结果表明,这种减振系统能有效地抑制结构的地震反应,改。善结构的抗震性能,文献「、、对于大跨度空间结构振动控制的研究近几年来才开始并」中分别采用阻尼器变刚度杆。件减振系统对大跨网壳结构进行减振分析本文尝试利用粘弹阻尼器减振系统控制大跨网壳结构的地震响,对该减振系统在大跨。应网壳结构中的适用性进行探讨粘弹阻尼器的工作原理,由粘弹阻尼器主要利用其上的粘弹性材料的耗能能力来减轻结构的损伤于粘弹性材料具
3、有较大的存收稿日期一一修回日期一一基金项目国家自然科学基金重大项目,国家自然科学基金项目。,哈尔滨工业大学校基金作者简介范峰一,男,博士,副教授,哈尔滨工业大学土木工程学院期范峰,等网壳结构的粘弹阻尼器减振分析,因此粘弹阻。储弹性模量和损耗因子尼器具有较高的耗能能力现在一些专业公司研制开发了多种建筑用,如沥青橡胶组合粘弹性阻、。粘弹阻尼器尼器粘弹性橡胶剪切阻尼器等,,针对粘弹性阻尼器的工作原理目前已经提出多种粘弹性阻尼器的分析模型其中主要有提出的等效刚度和等效阻尼模型、提出的四参数模型和提出的有限元模型。其中的模型由于比较简单而被广泛应用,简述如下川,二‘‘尸拉,、’、。’。
4、式中尸为阻尼器提供的阻尼力是阻尼器的存储刚度是阻尼器的等效阻尼,丝田刀,。。阻式中为粘弹性材料的损耗因子为激励的频率尼器最大力与最大位移之间的关系为尸,”二一竺竺阻尼器的刚度也常用。、’表示粘弹性阻尼材料的存储弹性模量损耗弹性模量和粘弹性阻尼器的几何尺寸。是影响阻尼器减振作用的重要参数网壳结构的阻尼器减振计算模型,网壳结构设置粘弹阻尼器时任意时刻的受控结构的运动方程为、。一云〔〕」,〔〕为质,,其中量矩阵采用凝聚质量矩阵形式仁〕为阻尼矩阵采用阻尼」为刚度矩阵。,。,为外荷载向量为控制力向量当网壳某两节点间设置第号阻尼器后该阻尼器的阻尼力可表示为,,义二二上式中和分别为阻尼器两
5、端的相对位移和相对速度,绪和分分别表示第号阻尼器的等效刚度系数和。,等效阻尼系数将式代人式中并将式改写成仁〕五仁」五〔」上式中。和、。分别为粘弹阻尼器的等效刚度矩阵和等。,“效阻尼矩阵对照式和式可知网壳结构设置粘,弹阻,必尼器后改变了原有结构的动力特性频率和阻尼一一,。,比从而达到减振目的因此网壳结构的粘弹阻尼器减吩振系统相当,娇多丫于在原有结构上增设了一些特殊单元称之。为粘弹阻尼器单元简称阻尼器单元阻尼器单元在外,通过阻,观设计上应尽可能小巧尼器两端的连接杆件连,。由接在网壳相应的两节点之间参见图的示意图于阻补尼器十分小巧,质量不大,计算时不考虑阻尼器单元质量。图粘弹阻尼器
6、单元示意图对网壳结构总体质量阵的影响。设置阻尼器后的结构总体刚度矩阵「」由两部分组成原有结构刚度矩阵「」和由阻尼器单元提供的。阻尼器总体刚度矩阵仁〕设置阻尼器后的结构总体阻尼矩阵〔」由两部分组成原有结构阻尼矩阵〔」。,,和由阻尼器单元提供的阻尼器总体阻尼矩阵仁〕单元坐标系统下阻尼器单元刚度矩阵记为仁」阻尼器单元阻尼矩阵记为「。」一﹁一﹃,蝙仁」八。,。。,式中是阻尼器的等效刚度系数是阻尼器的等效阻尼系数类似于空间杆件单元的有限元方法将巧地震工程与工程振动卷阻,,尼器单元进行坐标变换再依照单元定位向量将单元刚度矩阵和单元阻尼矩阵集合成阻尼器的总体刚度。。,矩阵「〕和总体阻尼矩阵
7、「」阻尼器总体刚度矩阵〔〕和总体阻尼矩阵「的存在使得结构动力特性发生改变,从而达到减振。目的网壳结构减振算例,编制,作者按照节所述理论方法了空间网壳结构粘弹阻尼器减振系统有限元程序并且利用所编制的程序,对单层球面。网壳和单层柱面网壳进行了减振分析,。,,。〔算例一〕算例一为单层型球面网壳三向输人地震波最大加速度幅值为持时网壳。,,几何图形及计算参数见图网壳中共设置个阻尼器如图中虚线所示阻尼器在主肋杆及环杆方向均,,·。。。隔节点设置一个阻尼器阻尼器的等效刚度系数值为等效阻尼值为图。一,,图为部分计算结果
