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曲线隅撑和柱端滑移摩擦节点单层钢框架的抗震性能研究 被引量:1
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作者 李成玉 杨草原 +1 位作者 贾良玖 陈焰周 《工程力学》 北大核心 2025年第3期113-127,共15页
基于损伤控制概念,提出了一种配置曲线隅撑和柱端滑移摩擦连接的新型梁贯通式分层装配式钢框架体系。在地震作用中,曲线隅撑作为结构的第一道“保险丝”,先发生塑性变形,柱端滑移摩擦连接作为结构的第二道“保险丝”,既可避免梁柱等主... 基于损伤控制概念,提出了一种配置曲线隅撑和柱端滑移摩擦连接的新型梁贯通式分层装配式钢框架体系。在地震作用中,曲线隅撑作为结构的第一道“保险丝”,先发生塑性变形,柱端滑移摩擦连接作为结构的第二道“保险丝”,既可避免梁柱等主要构件出现塑性损伤,又能实现结构在地震作用下损伤时序的“稳定、渐进、可控”。设计并制作了2个1/2缩尺的单层钢框架试件,其中第一个试件的柱脚为盖板式滑移摩擦节点(CPSFJ),柱顶为L形连接件滑移摩擦节点(LCSFJ);第二个试件柱顶在第一个试件的基础上配置了曲线隅撑。对两个试件进行了拟静力循环加载试验。结果表明,柱端滑移摩擦节点能有效降低主体结构的塑性损伤,实现框架结构的低损伤;曲线隅撑的钢框架试件较未配置隅撑的钢框架具有更高的初始刚度、承载能力和更优的耗能能力,加载过程中隅撑先于节点转动进入塑性,塑性损伤主要集中在曲线隅撑、CPSFJ盖板和LCSFJ连接件上,梁柱等主要构件均未发生损伤,设置这些节点的框架能够在震后快速修复。 展开更多
关键词 分层装配 损伤控制 滑移摩擦节点 曲线隅撑 损伤时序 抗震性能
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基于性能谱设计的被动消能减震结构易损性分析 被引量:1
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作者 张丽丽 韩建平 《地震工程学报》 北大核心 2025年第1期104-112,共9页
建设韧性城市的实质是实现城市灾后的可修复和自修复功能,消能减震技术为提高城市韧性、实现可持续发展提供了新思路。基于性能谱设计方法,提出一种适用于中低层框架结构的减震设计方法,将结构阻尼参数、响应及地震动参数结合起来,通过... 建设韧性城市的实质是实现城市灾后的可修复和自修复功能,消能减震技术为提高城市韧性、实现可持续发展提供了新思路。基于性能谱设计方法,提出一种适用于中低层框架结构的减震设计方法,将结构阻尼参数、响应及地震动参数结合起来,通过改变结构性能参数达到控制其响应的目的;并采用该方法对一6层Benchmark钢框架结构进行减震设计,对比分析在远场和近场有、无明显脉冲地震动记录下,减震设计前后结构不同损伤状态下的易损性。结果表明:在弹性阶段,近场非脉冲和脉冲型地震动记录下的结构响应基本一致,且略大于远场地震动记录下;在弹塑性至倒塌阶段,近场非脉冲型地震动记录下的结构响应大于远场地震动记录下;相比于远场和近场非脉冲型地震动记录,近场脉冲型地震动记录更容易引起结构的破坏甚至倒塌。基于性能谱减震设计方法设计的结构,其抗倒塌能力在远场、近场非脉冲和近场脉冲型地震动记录下分别提高了44.8%、43.8%和45.6%,进一步说明该减震设计方法受地震动记录的影响非常小。 展开更多
关键词 性能谱设计 钢框架 黏滞阻尼器 OPENSEES 易损性
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一种X构型的负刚度NES抗震性能研究 被引量:1
3
作者 杨海旭 刘可宁 +1 位作者 张茂花 王海飙 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期171-182,共12页
为拓宽非线性能量阱(NES)的控制频率范围,提出一种引入负刚度的NES,由附加质量通过X型环绕弹簧产生非线性恢复力,增加准零刚度特性,同时调整控制动力参数,降低系统固有频率,能够有效提高NES的非线性和鲁棒性。采用拟静力试验方法,对所... 为拓宽非线性能量阱(NES)的控制频率范围,提出一种引入负刚度的NES,由附加质量通过X型环绕弹簧产生非线性恢复力,增加准零刚度特性,同时调整控制动力参数,降低系统固有频率,能够有效提高NES的非线性和鲁棒性。采用拟静力试验方法,对所提出的负刚度NES模型进行低周往复加载,同时采用ABAQUS有限元软件完成负刚度NES的数值模拟,系统分析弹簧运动行程长宽比、预压缩量和刚度3种参数对负刚度NES抗震性能的影响。研究结果表明:这种X构型负刚度NES比常规NES表现出更宽的频率范围;调整弹簧刚度、长宽比和弹簧预压缩量都能拓宽NES的负刚度和频率变化范围,提高NES的耗能能力和抗震性能,有助于推广非线性结构控制技术在工程中的应用。 展开更多
关键词 结构被动控制 非线性能量阱 负刚度 拟静力试验 抗震性能
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刚度控制对自复位屈曲约束支撑框架抗震性能的影响 被引量:1
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作者 谢钦 周臻 黄林杰 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期435-443,共9页
在自复位屈曲约束支撑(SC⁃BRB)中引入橡胶夹层端板使橡胶垫刚度与套管刚度串联,在不削减钢构件尺寸的前提下通过改变橡胶垫厚度可以实现对支撑初始刚度的灵活控制。为了研究刚度控制对SC⁃BRB框架性能的影响,对支撑的三线性旗帜形滞回性... 在自复位屈曲约束支撑(SC⁃BRB)中引入橡胶夹层端板使橡胶垫刚度与套管刚度串联,在不削减钢构件尺寸的前提下通过改变橡胶垫厚度可以实现对支撑初始刚度的灵活控制。为了研究刚度控制对SC⁃BRB框架性能的影响,对支撑的三线性旗帜形滞回性能和采用不同方法(基于力和基于位移的设计方法)设计的SC⁃BRB框架抗震性能开展数值分析。结果表明:刚度控制避免了因改变强度比β导致的支撑塑性阶段最大承载力增大,但不会改变β对支撑耗能能力和自复位性能的影响;刚度控制与参数β相结合,可减小基于力的方法设计的SC⁃BRB框架的最大层间位移角,但对基于位移的方法设计的SC⁃BRB框架的位移响应影响很小;通过刚度控制减小自复位系统的第一刚度,可以减小SC⁃BRB框架地震时的最大楼层加速度。 展开更多
关键词 自复位 三线性模型 刚度控制 支撑框架 抗震性能
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基于改进K-SMOTE随机森林算法的房屋建筑抗震能力判定 被引量:1
5
作者 李亚龙 张洁 檀斌 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2025年第1期67-78,共12页
为完善房屋建筑抗震能力评价体系,改进房屋建筑抗震能力判定方法,本文分析了房屋建筑抗震设防能力影响因素,基于故障树分析法(FTA)确定评估目标的基本原因事件,并对FTA模型中的基本原因事件进行分类归纳,构建房屋建筑抗震设防能力判定体... 为完善房屋建筑抗震能力评价体系,改进房屋建筑抗震能力判定方法,本文分析了房屋建筑抗震设防能力影响因素,基于故障树分析法(FTA)确定评估目标的基本原因事件,并对FTA模型中的基本原因事件进行分类归纳,构建房屋建筑抗震设防能力判定体系;采用基尼指数计算体系中各指标因子的权重并对指标的重要性进行分析,在对指标进行斯皮尔曼相关系数计算的基础上,结合指标重要性基于随机森林(RF)方法构建了房屋建筑抗震设防能力判定模型,以霍山县部分房屋建筑基础数据构建样本集,为提升RF模型泛化能力,避免模型过度拟合,通过改进K-SMOTE算法混合采样提高样本均衡度,使用随机K折交叉验证方法进行样本划分与模型优化,实现房屋建筑抗震设防能力等级判定。研究结果表明:(1)模型评估准确率为93.81%,模型精确率和查全率分别为0.883和0.938,模型泛化能力强;(2)选择实际房屋建筑样例,模型判定结果与实际结果一致,验证了所提方法构建模型的正确性,能有效用于房屋建筑抗震能力判定;(3)将所提方法应用霍山县乡镇区域房屋建筑抗震设防能力判定,得出霍山县城区房屋建筑抗震能力一般,乡村房屋建筑抗震能力较差。本研究可有效用于房屋建筑抗震能力判定,为改进区域抗震设防措施、降低区域震害风险提供参考。 展开更多
关键词 抗震设防判定 FTA 改进K-SMOTE 随机森林 随机K折交叉验证
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基于机器学习的简支梁式渡槽结构地震响应与易损性分析 被引量:3
6
作者 韦芳芳 林澳庆 +2 位作者 赵有正 王永泉 陈卓然 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期101-108,共8页
为提高渡槽结构地震响应预测的速度和精度,以界河渡槽为研究对象,采用Midas Civil-2021构建有限元模型,在验证有限元模型可靠性的基础上,基于该模型获取样本数据,利用长短期记忆(LSTM)算法和时序转换(TSTF)算法构建机器学习模型来预测... 为提高渡槽结构地震响应预测的速度和精度,以界河渡槽为研究对象,采用Midas Civil-2021构建有限元模型,在验证有限元模型可靠性的基础上,基于该模型获取样本数据,利用长短期记忆(LSTM)算法和时序转换(TSTF)算法构建机器学习模型来预测渡槽非线性地震响应,并通过调整时间窗口大小和采样周期使预测结果达到最佳。对槽墩顶点位移响应的预测结果表明,LSTM模型和TSTF模型平均准确率分别为76.22%和88.30%;与有限元模型的预测速度相比,LSTM模型和TSTF模型分别提升了128.54%和47.90%。对渡槽结构易损性分析结果表明,槽墩的损伤超越概率随着水位上升而逐渐增大。 展开更多
关键词 简支梁式渡槽 地震响应预测 机器学习 长短期记忆算法 时序转换算法
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强震下基础隔震结构软碰撞防护研究
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作者 金建敏 刘彦辉 +1 位作者 陈鹏 周惠蒙 《世界地震工程》 北大核心 2025年第1期165-174,共10页
针对基础隔震结构在超罕遇地震的强震作用下隔震层位移超限问题,采用已有弹性软碰撞防护装置和所研发的弹塑性软碰撞防护装置。考虑上部结构非线性,建立设置两类软碰撞防护装置的基础隔震结构模型,进行不同地震设防水准地震作用下设置... 针对基础隔震结构在超罕遇地震的强震作用下隔震层位移超限问题,采用已有弹性软碰撞防护装置和所研发的弹塑性软碰撞防护装置。考虑上部结构非线性,建立设置两类软碰撞防护装置的基础隔震结构模型,进行不同地震设防水准地震作用下设置两类软碰撞防护装置的基础隔震结构的非线性时程分析,研究不同防护距离、不同力学性能参数的弹性及弹塑性软碰撞防护装置对隔震层限位效果及上部结构地震响应的影响。结果表明:在超罕遇地震的强震作用下,两类软碰撞防护装置均可起到限制隔震层位移的作用;与仅能为隔震层附加刚度的弹性软碰撞装置相比较,能够为隔震层同时附加刚度和阻尼力的弹塑性软碰撞防护装置,隔震层限位效果和上部结构层间位移角响应控制效果均较优。合理设置弹性及弹塑性软碰撞防护装置,在将隔震层位移限制在规范限值以内的同时,上部结构最大加速度可限制在地震波输入峰值50%以下,确保基础隔震结构发挥正常的隔震功能。 展开更多
关键词 基础隔震结构 隔震层位移 软碰撞防护 限位效果 地震响应
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基于弯曲梁-集中质量剪切模型的框架-摇摆墙结构抗震性能研究
8
作者 朱春阳 张力允 +2 位作者 孙丽 金峤 刘海成 《工程力学》 北大核心 2025年第10期210-222,共13页
利用摇摆构件控制框架结构变形模式可有效提高其抗震性能。为了深入研究框架-摇摆墙受力及变形机制,基于弯曲梁-集中质量剪切模型建立框架-摇摆墙结构地震分析模型,按结构顶层位移推导体系等效单自由度运动方程。考虑框架刚度非均匀分布... 利用摇摆构件控制框架结构变形模式可有效提高其抗震性能。为了深入研究框架-摇摆墙受力及变形机制,基于弯曲梁-集中质量剪切模型建立框架-摇摆墙结构地震分析模型,按结构顶层位移推导体系等效单自由度运动方程。考虑框架刚度非均匀分布,利用数值迭代实现框架-摇摆墙变形协调,建立结构地震反应谱分析模型。考虑楼层弹塑性力学行为,按顶层位移求解结构基底剪力,建立框架-摇摆墙静力弹塑性分析模型,实现自适应侧力模式。以某10层框架(-摇摆墙)为算例,结合有限元分析,验证模型合理性,讨论摇摆墙抗弯刚度及框架刚度分布对结构地震效应的影响,评估其抗震性能,分析推覆全过程结构变形及内力演化规律。研究发现:基于弯曲梁-集中质量剪切模型建立的分析模型能合理反映地震作用下框架-摇摆墙结构内力分布及变形演化规律。合理设计框架刚度分布可降低摇摆墙刚度及内力需求。框架变形不均匀性随塑性发展降低,但摇摆墙内力需求随之提升。该文参数范围内,摇摆墙剪力控制截面与框架最大位移角位置具有一致性,而弯矩控制截面产生于框架底部最大层侧移刚度位置处。 展开更多
关键词 框架-摇摆墙结构 抗震性能 反应谱分析 静力弹塑性分析 变形及内力演化
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基于概率的施工期超长隔震结构单元划分方法
9
作者 张超 杜永峰 +4 位作者 洪娜 许军 周金良 马振和 李超 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期103-118,共16页
施工期超长隔震结构所经历的环境温差和混凝土干缩作用具有一定的区域性和随机性,采用概率手段研究施工期超长隔震结构单元划分方法,以有效控制隔震层的温缩变形.首先,研究了施工期超长隔震结构单元划分机理,提出了隔震层温缩变形的控... 施工期超长隔震结构所经历的环境温差和混凝土干缩作用具有一定的区域性和随机性,采用概率手段研究施工期超长隔震结构单元划分方法,以有效控制隔震层的温缩变形.首先,研究了施工期超长隔震结构单元划分机理,提出了隔震层温缩变形的控制方法.其次,基于广义极值分布模型得到了12个不同环境温湿度分布的高烈度城市最冷月平均最低温度、最热月平均温度和年平均相对湿度的最优分布模型参数,结合超长隔震结构施工期的3个环境温湿度水准,给出了不同水准下12个城市超长隔震结构综合温差的取值建议,进而提出了后浇带最大设置间距计算方法.接着,总结出了施工期超长隔震结构单元划分方法.最后,对某在建超长隔震结构单元划分方案进行优化分析,分析结果表明:在隔震层刚度生成时间不变、混凝土干缩模型确定的情况下,为了保证隔震层合成向最大温缩变形控制在55 mm的限值之内,采用后浇带划分方案3和封闭方案1时,需将最冷月隔震层温度提升至-4℃及以上.为了保证结构整体性和施工便利性,可采用后浇带划分方案2和封闭方案1,同时最冷月隔震层温度需达到-1℃及以上. 展开更多
关键词 超长隔震结构 温度分布 湿度分布 结构单元划分 变形
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超长隔震结构混凝土干缩应变分离与温缩变形预测
10
作者 杜永峰 张超 +3 位作者 李虎 王光环 李超 马振和 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期253-264,共12页
隔震层温缩变形是评估超长隔震结构全过程性能状态的重要参数之一,为充分掌握隔震层温缩变形规律,并实现对隔震层温缩变形预测,首先建立了隔震层温缩位移一维等直梁比拟模型,给出了隔震层水平温缩位移的求解方法。其次提出了温缩位移系... 隔震层温缩变形是评估超长隔震结构全过程性能状态的重要参数之一,为充分掌握隔震层温缩变形规律,并实现对隔震层温缩变形预测,首先建立了隔震层温缩位移一维等直梁比拟模型,给出了隔震层水平温缩位移的求解方法。其次提出了温缩位移系数,通过验证该系数计算的准确性,以保证综合温差估计的合理性;提出了隔震层均方根温度,以较为精准地估计隔震层温度;在此基础上,给出了隔震层混凝土干缩应变分离与温缩变形预测方法。最后以严寒地区某超长复杂隔震结构为研究对象,建立了隔震层均方根温度相关性模型,为观测时间点隔震层温度预测提供依据;分离得到了隔震层各测点混凝土干缩应变,利用双指数函数拟合得到了混凝土干缩预测模型,为预测混凝土各龄期下干缩应变提供参考;进而对隔震层温缩变形进行了预测,分析结果表明:采用隔震层均方根温度相关性模型和双指数干缩预测模型,能够较为精准地预测隔震层各测点的合成向温缩变形,从而为超长隔震结构全过程的性能评估奠定基础。 展开更多
关键词 超长隔震结构 温缩变形 均方根温度 干缩应变 预测
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地铁上盖高层塔楼结构震振双控方案对比研究
11
作者 周定松 叶康 +2 位作者 陈鹏 王斌 戴靠山 《建筑结构》 北大核心 2025年第23期81-88,共8页
针对采用厚叠层橡胶支座设计的震振双控方案开展了全面研究。选取一栋典型的地铁上盖高层塔楼结构为研究对象,对比分别采用厚叠层橡胶支座的震振双控和普通橡胶支座隔震方案的基本设计指标差异,开展了采用增量动力分析方法的地震易损性... 针对采用厚叠层橡胶支座设计的震振双控方案开展了全面研究。选取一栋典型的地铁上盖高层塔楼结构为研究对象,对比分别采用厚叠层橡胶支座的震振双控和普通橡胶支座隔震方案的基本设计指标差异,开展了采用增量动力分析方法的地震易损性评价,并对比了基于实测地铁振动加速度输入的时程响应。结果表明,采用厚叠层橡胶支座进行设计的地铁上盖塔楼结构,水平隔震效果比普通橡胶支座方案略差,主要体现为塔楼破坏超越概率增大,且发生支座受拉破坏的概率显著增加。然而,由于隔震层刚度更大,厚叠层橡胶支座发生支座水平剪切破坏概率降低。采用厚叠层橡胶支座进行设计的优势主要体现在对地铁振动激励响应有更为显著的隔离效果。 展开更多
关键词 地铁上盖结构 高层结构 厚叠层橡胶支座 地震易损性 地铁振动
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装配式内置预压碟簧U形钢板自复位耗能支撑滞回性能试验研究
12
作者 董慧慧 苏灿 +2 位作者 韩强 杜修力 古智钧 《振动工程学报》 北大核心 2025年第5期1055-1065,共11页
为了满足结构在地震作用下的功能可恢复性,针对纯耗能阻尼器具有较大残余变形的问题,本文发展了一种装配式内置预压碟簧U形钢板自复位耗能支撑(U-SCEB),该支撑由预压组合碟簧自复位系统和U形钢板阻尼器耗能系统并联组成。相较于现有的... 为了满足结构在地震作用下的功能可恢复性,针对纯耗能阻尼器具有较大残余变形的问题,本文发展了一种装配式内置预压碟簧U形钢板自复位耗能支撑(U-SCEB),该支撑由预压组合碟簧自复位系统和U形钢板阻尼器耗能系统并联组成。相较于现有的组合碟簧自复位耗能支撑,U-SCEB具有更好的变形能力且可实现现场完全装配,震后可方便更换损坏的U形板。阐述了U-SCEB的构造与工作机理,并建立了其恢复力模型。通过拟静力往复加载试验研究了组合碟簧的自复位能力和U形钢板的耗能能力,进一步对U-SCEB开展拟静力试验研究其滞回性能。建立了该支撑的实体有限元模型,通过数值模拟探讨了不同设计参数对U-SCEB滞回性能的影响规律。研究结果表明:该自复位耗能支撑的构造简单且自复位机理清晰,可实现现场装配,各部件均可更换,恢复力模型呈双旗帜特征;在循环往复拉压荷载作用下,支撑的破坏主要表现为U形钢板的平直段与弯曲段连接处出现塑性破坏,滞回曲线表现出良好的耗能能力和自复位能力,同时具有较强的变形能力;为了实现支撑优良的自复位能力,组合碟簧的预压力需大于或等于U形钢板的最大承载力。 展开更多
关键词 自复位耗能支撑 组合碟簧 U形钢板 滞回性能 破坏模式
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组合减震技术在某医院综合楼抗震加固中的应用
13
作者 侯宏涛 王琴 张鑫 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2025年第1期125-131,147,共8页
介绍了屈曲约束支撑和黏滞阻尼器的特点,阐述了两种不同类型消能器的组合应用方法。文中以某医院综合楼抗震加固工程为例,提出了消能器在抗震加固工程中的布置原则,采用振型分解反应谱法和时程分析法分析并对比了结构加固前、后的抗震... 介绍了屈曲约束支撑和黏滞阻尼器的特点,阐述了两种不同类型消能器的组合应用方法。文中以某医院综合楼抗震加固工程为例,提出了消能器在抗震加固工程中的布置原则,采用振型分解反应谱法和时程分析法分析并对比了结构加固前、后的抗震性能变化,给出了黏滞阻尼器和屈曲约束支撑在三水准地震作用下的耗能情况。分析结果显示:对结构采用组合减震技术加固后,抗震性能提升明显。黏滞阻尼器在地震作用下只增加结构的阻尼,不提供刚度,对减小地震作用力明显,在罕遇地震作用下提供的附加阻尼比小于多遇地震作用下。屈曲约束支撑在多遇地震作用下,只提供刚度,不提供阻尼,在设防地震、罕遇地震作用下会屈服耗能,为结构提供刚度和阻尼,对于控制结构变形作用明显。结果表明:不同类型的消能器经合理的设计组合,可以有效控制结构变形,减小地震作用力,获得较好的减震效果。 展开更多
关键词 屈曲约束支撑 黏滞阻尼器 组合减震技术 抗震加固 医疗建筑
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摩擦作用对组合碟形弹簧力学性能的影响研究
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作者 陈鹏 徐龙河 +3 位作者 谢行思 郭海山 张锡治 章少华 《工程力学》 北大核心 2025年第5期49-59,共11页
为研究摩擦作用对组合碟簧力学性能的影响,该文采用增量能量法对典型组合碟簧装置中碟簧端板、碟簧锥面、碟簧导管3种摩擦因素的作用机理进行了分析,定量研究了各种摩擦因素对碟簧加载、卸载承载力的增幅、降幅效果。基于摩擦对碟簧荷... 为研究摩擦作用对组合碟簧力学性能的影响,该文采用增量能量法对典型组合碟簧装置中碟簧端板、碟簧锥面、碟簧导管3种摩擦因素的作用机理进行了分析,定量研究了各种摩擦因素对碟簧加载、卸载承载力的增幅、降幅效果。基于摩擦对碟簧荷载的增降幅效果,提出了一种评价碟簧有效复位率的指标。通过数值模拟对不同系列组合碟簧的力学性能进行了参数分析,揭示了各摩擦因素对碟簧力学性能和有效复位率的影响规律,并结合组合碟簧的试验结果验证了该文理论预测方法的准确性。研究结果表明:摩擦作用下,碟簧加卸载路径不同,荷载-位移曲线具有明显非对称特征。3种摩擦因素中,叠合片数对锥面摩擦影响显著,端板摩擦次之。碟簧与导管的摩擦不利于碟簧正常工作,应予以避免,但间隙的存在会减少碟簧与导管间的摩擦作用。碟簧有效复位率与碟簧种类、叠合片数及摩擦系数大小均相关,设计时应综合考虑。 展开更多
关键词 碟形弹簧 叠合对合 锥面摩擦 端板摩擦 卸载宽度 有效复位率
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具备承载-耗能双功能的双扭管V型斜撑研究
15
作者 杨鸥 张弘毅 +2 位作者 陈政清 周帅 方聪 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期1-16,共16页
提出了一种基于钢管弹塑性扭转变形的承载-耗能双功能阻尼器,采用V字形折线型设计,使构件在外荷载作用下实现弹塑性扭转变形,从而同时提供承载和耗能能力.通过理论分析推导了阻尼器的初始刚度、屈服荷载和屈服位移等基本力学参数,并设... 提出了一种基于钢管弹塑性扭转变形的承载-耗能双功能阻尼器,采用V字形折线型设计,使构件在外荷载作用下实现弹塑性扭转变形,从而同时提供承载和耗能能力.通过理论分析推导了阻尼器的初始刚度、屈服荷载和屈服位移等基本力学参数,并设计了一种双扭管三折线V字形构件,用于框架结构的斜撑,简称为双扭管V型斜撑.在拟静力低周往复加载条件下,试验和仿真结果表明,阻尼器滞回曲线饱满,耗能能力较强,设计位移(50 mm)下的等效黏滞系数达到0.38,达到了屈曲约束支撑(buckling-restrained brace,BRB)的同类指标.试件的刚度退化规律和耗能特性与BRB类似,验证了其作为耗能支撑双功能阻尼器的可行性.仿真结果与试验高度一致,验证了理论模型的准确性.通过优化支撑杆初始角度至25°,构件的拉压不平衡系数降低至1.2,满足相关规范要求,进一步验证了该设计的工程可行性.最后,对构件自身的几何非线性导致的拉压不平衡系数过大的问题进行了详细讨论分析,为后续设计方案改进提供了理论依据. 展开更多
关键词 抗震设计 阻尼 扭转变形耗能 拟静力试验 拉压不平衡系数 防屈曲支撑
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低载荷下PTFE-不锈钢摩擦特性及力学模型研究
16
作者 赵守江 戴君武 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期42-50,共9页
在滑移隔震支座中,聚四氟乙烯(PTFE)和不锈钢所构成的摩擦副应用广泛,其摩擦特性是影响支座隔震效果的关键因素之一。为研究其在低载荷条件下的摩擦特性,通过滑动摩擦试验考察静摩擦系数和动摩擦系数随载荷变化的规律,以及动摩擦系数与... 在滑移隔震支座中,聚四氟乙烯(PTFE)和不锈钢所构成的摩擦副应用广泛,其摩擦特性是影响支座隔震效果的关键因素之一。为研究其在低载荷条件下的摩擦特性,通过滑动摩擦试验考察静摩擦系数和动摩擦系数随载荷变化的规律,以及动摩擦系数与速度的相互关系。建立PTFE-不锈钢的摩擦力模型,并结合振动试验和数值分析对该模型的准确性进行验证。此外,对比评估了该力学模型与库仑模型在预测摩擦行为方面的适用性。结果表明:静摩擦系数和动摩擦系数均与竖向载荷显著相关。当压强为0~0.5 MPa时,静摩擦系数随压强增大而大幅度降低;当压强为0.5~1.2 MPa时,静摩擦系数的降幅趋缓并基本稳定在0.045左右。对于动摩擦系数,当压强为0~2.0 MPa时,其随压强增大呈现出先减小后增大的趋势,且增速持续减缓;同一压强下,动摩擦系数随速度增大而增大,并在速度达到一定阈值后趋于稳定,而且不同压强下的上限值均接近0.202;动摩擦系数与速度的关系可用指数函数描述。在多次振动响应试验中,加速度时程曲线的重合度优于相对位移的重合度,但随着试验次数的增加,相对位移的重合度有所提高。通过对比位移变化量和加速度极值,验证了基于指数函数模型的理论分析值与试验值的高吻合度。相较于库仑模型,指数函数模型能更准确地反映低载荷下摩擦力的特征,也更适用于滑移隔震支座的动力响应分析。 展开更多
关键词 聚四氟乙烯(PTFE) 不锈钢 滑移隔震 力学模型 低载荷 摩擦系数
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极罕遇地震作用下无预紧力变摩擦惯容器消能体系抗震性能分析
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作者 赵桂峰 刘伟 +3 位作者 马玉宏 孔思华 陈家川 陈兆升 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第4期62-70,共9页
针对传统摩擦阻尼器在极罕遇或近场脉冲型地震作用下需施加较大预紧力以提供足够的阻尼力,且可能引发耐久性问题这一现状,提出一种无预紧力变摩擦惯容器(NVFI)。首先,对NVFI的组成、工作原理及力学模型进行介绍,指出其通过滚珠丝杠驱动... 针对传统摩擦阻尼器在极罕遇或近场脉冲型地震作用下需施加较大预紧力以提供足够的阻尼力,且可能引发耐久性问题这一现状,提出一种无预紧力变摩擦惯容器(NVFI)。首先,对NVFI的组成、工作原理及力学模型进行介绍,指出其通过滚珠丝杠驱动弹簧施加可变正压力,从而在摩擦片之间形成随运动变化的变摩擦阻尼力,呈现出“蝴蝶形”滞回曲线特征。其次,建立NVFI的恢复力计算公式,并以单自由度结构为算例,开展各级地震作用下的非线性动力时程分析,验证NVFI的减震效果和能量耗散能力。研究结果表明:NVFI可在无预紧力条件下实现大吨位的变摩擦阻尼力,有效降低结构位移、速度及加速度响应,且对近场脉冲型地震作用下的减震效果尤为突出。在设防地震水平下,NVFI可分别降低远场、近场脉冲型及非脉冲型地震作用下结构位移响应的46%、56%和34%,同时表现出较好的速度与加速度减震性能。能量分析显示,NVFI可显著降低结构输入的地震能量,改变结构基本频率,使之避开外界地震主频的影响范围。此外,通过分析质量比在0~0.5变化对结构动力响应的影响可知,质量比主要影响结构的速度和加速度响应,对位移响应影响相对较小;NVFI的减震与耗能性能主要依赖其优异的变摩擦阻尼特性,而惯容机制主要是降低地震输入能。 展开更多
关键词 无预紧力 变摩擦 惯容器 极罕遇地震 抗震性能
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考虑场地效应的隔震曲线梁桥地震系统可靠度
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作者 李喜梅 范朋辉 +1 位作者 李万润 母渤海 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期3871-3883,共13页
采用概率密度演化方法系统研究了不同场地条件下的地震随机激励对隔震曲线梁桥抗震性能的影响。首先,建立了隔震曲线梁桥非线性有限元分析模型,并采用谱表示-随机函数法进行多维非平稳随机地震动的降维模拟;其次,通过循环输入随机激励,... 采用概率密度演化方法系统研究了不同场地条件下的地震随机激励对隔震曲线梁桥抗震性能的影响。首先,建立了隔震曲线梁桥非线性有限元分析模型,并采用谱表示-随机函数法进行多维非平稳随机地震动的降维模拟;其次,通过循环输入随机激励,分析曲线梁桥的非线性动力时程;最后,基于响应时程数据求解具有吸收边界条件的Li-Chen方程,并分析不同工况下曲线梁桥随机动力响应及其系统可靠度的变化规律。研究结果表明:地震动的场地效应对曲线梁桥动力响应具有显著影响;不同场地条件下的地震动频率分布差异导致曲线梁桥主梁、桥墩和支座的响应规律出现较大差异;当地震动能量集中在高频时,地震主要影响曲线梁桥主梁的响应,当地震动能量集中在低频时,地震主要影响桥墩和支座的响应;曲线梁桥在非平稳随机地震激励作用下,结构位移概率密度函数不符合正态分布,并且存在明显的时滞现象;曲线梁桥在较硬场地条件下的系统可靠度较高,在软场地条件下的系统可靠度较低,因此,需要着重关注曲线梁桥在软场地条件下的抗震设计。 展开更多
关键词 概率密度演化法 谱表示-随机函数法 多维非平稳激励 动力可靠度 隔震曲线梁桥
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钢铅复合分级耗能屈曲约束支撑性能分析
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作者 贺拥军 刘学文 周绪红 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第4期879-887,共9页
传统屈曲约束支撑(BRB)在多遇地震作用下通常处于弹性状态,不能耗散能量。为解决这一问题,将一字型屈曲约束支撑核心板开孔与铅芯组合,提出了一种钢铅复合分级耗能屈曲约束支撑(SLBRB)。首先介绍了SLBRB的构造与工作原理;其次采用ABAQU... 传统屈曲约束支撑(BRB)在多遇地震作用下通常处于弹性状态,不能耗散能量。为解决这一问题,将一字型屈曲约束支撑核心板开孔与铅芯组合,提出了一种钢铅复合分级耗能屈曲约束支撑(SLBRB)。首先介绍了SLBRB的构造与工作原理;其次采用ABAQUS有限元软件对SLBRB建模进行有限元分析;最后研究了铅芯面积、铅芯布置形式和铅芯直径与核心板开孔宽度的比值(径宽比)三个关键参数对SLBRB力学性能的影响,并给出了SLBRB各关键参数的建议值。结果表明:SLBRB的构造设计合理,铅芯与核心板能够协同工作;滞回曲线饱满,分级耗能能力良好;建议铅芯面积取值应保证Fd/Fc小于0.229;宜采用单根铅芯布置形式;径宽比取值应小于等于1。 展开更多
关键词 屈曲约束支撑 分级耗能 滞回特性 铅阻尼器
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不同隔震支座曲线梁桥的地震响应及耗能分析
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作者 李喜梅 蒲奎 +1 位作者 李万润 杨国俊 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第5期115-122,共8页
针对曲线梁桥由于平面不规则导致地震响应的复杂性,研究了不同隔震支座对其地震响应及耗能的影响.利用ANSYS建立天然橡胶支座(LNR)曲线梁桥有限元模型,根据规范反应谱选取地震动,输入水平双向地震动进行响应分析;另选用铅芯橡胶支座(LRB... 针对曲线梁桥由于平面不规则导致地震响应的复杂性,研究了不同隔震支座对其地震响应及耗能的影响.利用ANSYS建立天然橡胶支座(LNR)曲线梁桥有限元模型,根据规范反应谱选取地震动,输入水平双向地震动进行响应分析;另选用铅芯橡胶支座(LRB)与高阻尼橡胶支座(HDR)两种不同类型支座,分析不同支座桥梁的减隔震性能.结果表明:曲线梁桥采用LRB支座与HDR支座相对于天然橡胶支座的支座径向与切向位移响应均显著减小(减震率达66.7%、67.4%),采用LRB支座与HDR支座的总累积耗能均相对较大(最大耗能比为2.26、2.13),在工程应用中可以根据实际需求对两种支座进行选择;在不同地震动作用下,不同类型支座曲线梁桥的地震响应有较大差异,支座耗能发挥作用的起始时间各异,在抗震设计过程中应充分考虑地震动特性影响. 展开更多
关键词 曲线梁桥 地震响应 减震率 耗能比
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