金属阻尼器耗能减震结构模拟分析★

任小龙 赵亚哥白 王亚杰 黄新宇 王 璇 韩静怡

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

1 地震波的研究与选取

地震波具有强烈的随机性，在时程分析过程中对地震波选取要求十分严格，不同的地震波使结构产生的内力和位移大小会相差数倍。地震波的选取项目包括最大值，特征周期，具有代表性的地震波的频谱特性。在地震波选取方面，应该使地震波卓越周期与场地土自振周期相近，震中距应该与拟建场地震中距一致，并使选取的地震波的相关特性与当地的建筑实地相符(见表1)。在震幅选择方面，要求所选地震烈度应与所选地震波主振型的加速度峰值相对应。频谱特性可以通过反应谱进行表示，应当包含谱形状和峰值等特征。

表1 常用地震波记录

地震的能量损耗与地震的持续时间相关，相应的工程结构的反应也会不同。在选择地震时段的时候，应该将地震最为强烈的时间段计入，同时计入结构弹性最大的时间段。

2 实验模型

2.1 模型数据

本实验结构模型为12层双肢剪力墙是二类场地，设一组设防烈度：8度0.2g，选取两种类型的地震波进行模拟分析，一种为Chi-Chi波，另一种为kobe波。两种地震波均沿着X正方向施加。中震加速度峰值为200gal,大震加速度峰值为400gal(如图1，图2所示)。

没有加入金属阻尼的剪力墙模型的动力弹塑性分析应用ABAQUS对结构进行分析，前3阶自振振型如图3所示。

对无控结构沿着X轴输入一条200gal的kobe地震波和一条400gal的kobe地震波，两条地震波作用相同的时长，两种峰值地震作用下剪力墙塑性分布，特征图如图4所示。对比而言，大震的剪力墙塑性大于中震。12剪力墙塑性开展情况，其中4层～8层最先出现塑性开展，随后剪力墙模型上部和下部随之出现塑性开展，剪力墙模型两端塑性变形比较明显，并且剪力墙底侧部分塑性应变开展较上部严重。

2.2 金属阻尼器加入模型分析

2.2.1连续梁阻尼器耗能结构弹塑性地震响应分析

建立多个12层剪力墙模型，在每个剪力墙模型中加入不同参数的金属阻尼器，同一剪力墙1层～12层的阻尼器参数相同，同时对剪力墙模型输入加速度峰值相同的地震波，对比不同阻尼参数的剪力墙模型层间位移情况，可以得出模型的弹塑性反应与阻尼器参数的关系，最终选出对地震效应控制最佳的阻尼器参数，见表2。

表2 金属阻尼器参数设计

参数Δ=1.0Δ=0.6Γ=1.0A=0.316 m2,L=34 mm(Kd=0.55×105 N/mm)A=0.316 m2,L=56 mm(Kd=0.335×105 N/mm)Γ=0.5A=0.632 m2,L=34 mm(Kd=1.1×105 N/mm)A=0.632 m2,L=56 mm(Kd=0.770×105 N/mm)注:A为阻尼器面积;L为阻尼器长度;Kd为阻尼器初始刚度

2.2.2对剪力墙模型进行时程分析

图5a)～图5d)分别为不加金属阻尼器的剪力墙模型和分别加了不同特征阻尼参数阻尼器的剪力墙模型受到加速度峰值为400gal地震波时层间位移，绝对加速度时程曲线对比。

通过四个图形进行对比，在27 s～33 s时，地震波对剪力墙模型的影响较大，通过加入不同特征参数的金属阻尼器，可以起到对地震效应有效控制的效果，而且不同的特征参数阻尼器对地震控制程度不同。

层间位移、加速度峰值沿楼层分布受到地震波和加入剪力墙模型的金属阻尼器的特征位移参数有关(见图6)。

3 结语

我们通过建立一个12层双肢剪力墙结构，在模型中部安装金属阻尼器，对有控结构进行时程分析，与无控结构进行对比，研究了阻尼器特征参数值对地震反应的影响规律。得到了一些结论。

1)剪力墙底侧部分塑性应变开展较上部严重。

2)对于有控结构，金属阻尼器对于结构受到地震影响而产生的层间位移、绝对加速度有良好的控制效果。

3)金属阻尼器特征位移参数越大，对地震效应控制效果越好。

4)地震波加速度幅值增加，结构的层间位移和绝对加速度随之增大。