網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的粘彈阻尼器減振分析

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1、第卷第期地震工程與工程振動年月洲一文章編號習習網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的粘彈阻尼器減振分析范峰,沈世釗哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院,黑龍江哈爾濱巧摘要本文將粘彈阻尼器引人網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),針對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)粘彈阻尼器減振系統(tǒng),編制了有限元分析程序,利用該程序?qū)螌忧蛎婢W(wǎng)殼。,和單層柱面網(wǎng)殼進行了大量的減振分析計算結(jié)果表明粘彈阻尼器減振系統(tǒng)對大跨網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的減振效果是十分明顯的,是一種適合大跨網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的減振系統(tǒng)。關(guān)鍵詞網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)粘彈阻尼器減振分析中圖分類號瑪巧文獻標識碼一一,一,,爵,,一一一一腳幣一,,一,用。最早的粘彈阻尼器是由美國公司的研制開發(fā)的于控制結(jié)構(gòu)的風振年建成的紐約世界貿(mào)易大廈,,安裝。,共層了萬個

2、粘彈阻尼器根據(jù)對世界貿(mào)易大廈風振反應的觀察可知粘彈性。,阻尼器用于控制高層和高聳結(jié)構(gòu)風振反應的效果極佳川粘彈阻尼器應用于結(jié)構(gòu)地震響應控制始于最近幾年。對粘彈阻尼器減振系統(tǒng)的理論和試驗研究結(jié)果表明,這種減振系統(tǒng)能有效地抑制結(jié)構(gòu)的地震反應,改。善結(jié)構(gòu)的抗震性能,文獻「、、對于大跨度空間結(jié)構(gòu)振動控制的研究近幾年來才開始并」中分別采用阻尼器變剛度桿。件減振系統(tǒng)對大跨網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行減振分析本文嘗試利用粘彈阻尼器減振系統(tǒng)控制大跨網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的地震響,對該減振系統(tǒng)在大跨。應網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的適用性進行探討粘彈阻尼器的工作原理,由粘彈阻尼器主要利用其上的粘彈性材料的耗能能力來減輕結(jié)構(gòu)的損傷于粘彈性材料具

3、有較大的存收稿日期一一修回日期一一基金項目國家自然科學基金重大項目,國家自然科學基金項目。,哈爾濱工業(yè)大學?；鹱髡吆喗榉斗逡?男,博士,副教授,哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院期范峰,等網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的粘彈阻尼器減振分析,因此粘彈阻。儲彈性模量和損耗因子尼器具有較高的耗能能力現(xiàn)在一些專業(yè)公司研制開發(fā)了多種建筑用,如瀝青橡膠組合粘彈性阻、。粘彈阻尼器尼器粘彈性橡膠剪切阻尼器等,,針對粘彈性阻尼器的工作原理目前已經(jīng)提出多種粘彈性阻尼器的分析模型其中主要有提出的等效剛度和等效阻尼模型、提出的四參數(shù)模型和提出的有限元模型。其中的模型由于比較簡單而被廣泛應用,簡述如下川,二‘‘尸拉,、’、?！?。

4、式中尸為阻尼器提供的阻尼力是阻尼器的存儲剛度是阻尼器的等效阻尼,絲田刀,。。阻式中為粘彈性材料的損耗因子為激勵的頻率尼器最大力與最大位移之間的關(guān)系為尸,”二一竺竺阻尼器的剛度也常用。、’表示粘彈性阻尼材料的存儲彈性模量損耗彈性模量和粘彈性阻尼器的幾何尺寸。是影響阻尼器減振作用的重要參數(shù)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的阻尼器減振計算模型,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設置粘彈阻尼器時任意時刻的受控結(jié)構(gòu)的運動方程為、。一云〔〕」,〔〕為質(zhì),,其中量矩陣采用凝聚質(zhì)量矩陣形式仁〕為阻尼矩陣采用阻尼」為剛度矩陣。,。,為外荷載向量為控制力向量當網(wǎng)殼某兩節(jié)點間設置第號阻尼器后該阻尼器的阻尼力可表示為,,義二二上式中和分別為阻尼器兩

5、端的相對位移和相對速度,緒和分分別表示第號阻尼器的等效剛度系數(shù)和。,等效阻尼系數(shù)將式代人式中并將式改寫成仁〕五仁」五〔」上式中。和、。分別為粘彈阻尼器的等效剛度矩陣和等。,“效阻尼矩陣對照式和式可知網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設置粘,彈阻,必尼器后改變了原有結(jié)構(gòu)的動力特性頻率和阻尼一一,。,比從而達到減振目的因此網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的粘彈阻尼器減吩振系統(tǒng)相當,嬌多丫于在原有結(jié)構(gòu)上增設了一些特殊單元稱之。為粘彈阻尼器單元簡稱阻尼器單元阻尼器單元在外,通過阻,觀設計上應盡可能小巧尼器兩端的連接桿件連,。由接在網(wǎng)殼相應的兩節(jié)點之間參見圖的示意圖于阻補尼器十分小巧,質(zhì)量不大,計算時不考慮阻尼器單元質(zhì)量。圖粘彈阻尼器

6、單元示意圖對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)總體質(zhì)量陣的影響。設置阻尼器后的結(jié)構(gòu)總體剛度矩陣「」由兩部分組成原有結(jié)構(gòu)剛度矩陣「」和由阻尼器單元提供的。阻尼器總體剛度矩陣仁〕設置阻尼器后的結(jié)構(gòu)總體阻尼矩陣〔」由兩部分組成原有結(jié)構(gòu)阻尼矩陣〔」。,,和由阻尼器單元提供的阻尼器總體阻尼矩陣仁〕單元坐標系統(tǒng)下阻尼器單元剛度矩陣記為仁」阻尼器單元阻尼矩陣記為「?！挂沪枰沪?蝙仁」八。,。。,式中是阻尼器的等效剛度系數(shù)是阻尼器的等效阻尼系數(shù)類似于空間桿件單元的有限元方法將巧地震工程與工程振動卷阻,,尼器單元進行坐標變換再依照單元定位向量將單元剛度矩陣和單元阻尼矩陣集合成阻尼器的總體剛度。。,矩陣「〕和總體阻尼矩陣

7、「」阻尼器總體剛度矩陣〔〕和總體阻尼矩陣「的存在使得結(jié)構(gòu)動力特性發(fā)生改變,從而達到減振。目的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)減振算例,編制,作者按照節(jié)所述理論方法了空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)粘彈阻尼器減振系統(tǒng)有限元程序并且利用所編制的程序,對單層球面。網(wǎng)殼和單層柱面網(wǎng)殼進行了減振分析,。,,?！菜憷弧乘憷粸閱螌有颓蛎婢W(wǎng)殼三向輸人地震波最大加速度幅值為持時網(wǎng)殼。,,幾何圖形及計算參數(shù)見圖網(wǎng)殼中共設置個阻尼器如圖中虛線所示阻尼器在主肋桿及環(huán)桿方向均,,·。。。隔節(jié)點設置一個阻尼器阻尼器的等效剛度系數(shù)值為等效阻尼值為圖。一,,圖為部分計算結(jié)果