安装粘滞阻尼消能支撑结构随机地震反应分析.pdf

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1、振动与冲击第28卷第l0期JOURNALOFVIBRA【ONANDSH0CK安装粘滞阻尼消能支撑结构随机地震反应分析孙广俊，李爱群(东南大学土木工程学院，南京210096；东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，南京210096)摘要：对安装有粘滞阻尼消能支撑的多自由度减震结构基于随机地震动模型的动力反应进行了研究。假定地震地面运动为具有金井清谱的平稳过滤高斯白噪声过程，采用等效线性化的粘滞阻尼器力学模型，建立了粘滞阻尼减震结构在随机地震动模型激励下的动力方程。考虑到粘滞阻尼器附加给结构的阻尼矩阵为非经典阻尼矩阵，不能满足振型正交的解耦条件，将

2、动力方程表达为状态方程形式，在状态空间内运用复模态分析方法和随机振动理论建立了减震结构和减震装置地震反应计算方法，在时域内推导了粘滞阻尼减震结构随机反应的统计特征解析式。最后，通过一个设置粘滞流体阻尼器的框架结构计算实例，说明了这种方法的运用。该方法引入了状态空间的概念，可直接对结构的动力方程进行解耦，求解随机反应的时域解析解，使得减震结构方差反应等统计量的计算非常简便，并且可以为粘滞阻尼减震结构抗震可靠性分析和基于可靠度优化提供基础。关键词：粘滞阻尼器；减震；复模态；随机反应中图分类号：TU352文献标识码：A结构消能减震技术是在结构的某些部位设置消能

3、弹性减震控制结构进行了随机状态反应分析，在平稳装置，利用这些装置来耗散地震输人结构中的能量，以过滤白噪声激励下建立了减震控制结构的状态方程，减小主体结构的地震反应l2J。粘滞阻尼器是一种性然后导出了减震控制结构的位移谱密度反应。本文运能优良的消能减震装置，其主要作用是为结构体系提用随机振动理论对粘滞阻尼减震结构的地震反应进行供附加阻尼，通过粘性介质和阻尼器结构部件的相互了分析，采用等效线性化的粘滞阻尼器力学模型，将平作用产生阻尼力，达到耗散地震输入能量，从而减小结稳过滤白噪声随机激励下粘滞阻尼减震结构的动力方构地震反应的目的_3J。目前，对于消能减震结构

4、的动程表示为状态方程形式，在状态空间内运用复模态分力反应研究较多采用确定性分析方法。然而，由于地析方法和相关性理论推导了安装有粘滞阻尼消能支撑震动是一个随机过程，从而导致地震作用下减震结构的减震结构和减震装置的随机地震反应时域解。的动力反应也必然为随机过程，采用确定性的地震激1粘滞阻尼减震结构动力方程励不具有代表性，采用随机振动理论对减震结构进行不确定性分析是合理、必要的。目前，国内外在关于被1．1粘滞阻尼器水平控制力动控制消能减震结构不确定性分析领域所做的工作还对于一般的工程结构，在地震或风荷载作用下，其不多。Pradlwarter等研究了安装滞变阻尼

5、装置的耗振动均为低频振动，粘滞阻尼器的刚度可以忽略，不提能减震结构的抗震可靠性。吴波、郭安薪、王光远供附加的刚度，不会因为安装阻尼器而改变结构的自等[5l6提出了大震作用下软钢耗能器可靠度的分析方振周期，从而增加地震作用。因此，粘滞阻尼器可以看法，研究了安装不同参数的粘弹性耗能器或软钢耗能作一种无刚度的速度相关型阻尼器。粘滞阻尼器的恢器后，结构弹塑性层间最大位移反应的概率统计特征，复力模型可以表示为给出了其均值的简化计算方法，确定了相应的变异系Fd=c(矗)(1)数，并建议了概率分布模型。郭安薪、徐幼麟、吴波式中，为阻尼器提供的阻尼力；u为阻尼器的相对等

6、采用等价线性化建立了安装粘弹性阻尼器的滞变速度；c和O1分别为零频率时的粘滞阻尼系数和阻尼结构在地震作用下的随机响应计算方法，并在此基础指数，可由产品型号给定。上探讨了剪切型滞变结构在安装粘弹性阻尼器后的抗根据能量相等原理可以将粘滞阻尼器等效线性震可靠度和阻尼器可靠度的计算方法。徐赵东对粘化_2]，其力学模型可以表示为=Ceq(2)基金项目：国家“十一五”科技支撑计划课题(2006BAJ03A04)式中，c为阻尼器的等效线性粘滞阻尼系数。收稿日期：2008—10—10修改稿收到13期：2008—12—10第一作者孙广俊男，博士生，1979年l0月生粘滞阻

7、尼器作为消能减振装置，通常两端各与钢通讯作者李爱群男，教授，博士生导师，1962年生杆相连，构成粘滞阻尼消能支撑在建筑结构中应用。振动与冲击2009年第28卷目前，采用较多的消能支撑型式为水平支撑和斜向支消能减震结构体系的分析模型可分别由主体结构撑。此外，针对工程实际需要，各种组合式的消能支撑模型和消能支撑模型叠加而成。当采用多自由度层问型式也不断提出。不同消能支撑型式下，结构第楼层模型，并在结构中安装粘滞阻尼消能支撑后，粘滞阻尼的第i个粘滞阻尼器对结构提供的水平控制力可以统消能减震结构在随机地震动作用下的动力方程为：一表示为：[]{}+[c]{矗}+[

8、K]{U}+=c0sc(一uj—1)(3){(u)}=一[]{E}U(7)式中，