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耗能減震結(jié)構(gòu)在小震和設(shè)計風(fēng)荷載作用下，阻尼裝置基本處于彈性狀態(tài)，給結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度，使耗能減震結(jié)構(gòu)滿足正常使用的要求;在中震、大震及強震作用下，阻尼裝置率先進入耗能狀態(tài)，產(chǎn)生較大的阻尼，大量耗散輸入結(jié)構(gòu)中的能量，迅速衰減結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)，而主體結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)明顯的非彈性，從而確保結(jié)構(gòu)在強震或強風(fēng)中的安全性和正常使用。鋼阻尼器是阻尼裝置其中的一種，其耗能原理是：在地震作用下，鋼阻尼器在建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性變形前首先發(fā)生屈服，以消耗大部分地而運動傳給建筑結(jié)構(gòu)的能量。以單圓孔型鋼阻尼器為例，借助ABAQUS的有限元分析軟件，分析設(shè)置該陰尼器結(jié)構(gòu)在地震動荷載作用下的反應(yīng)。
為了便于敘述，將單圓孔型鋼阻尼器及與其相連的支撐定義為阻尼裝置，未包含阻尼裝置的結(jié)構(gòu)定義為主體框架，簡稱框架。定義以下參數(shù)：蜿為單圓孔型鋼阻尼器的彈性剛度；長。為與阻尼器相連的支撐的抗側(cè)彈性剛度K。為阻尼裝置的抗側(cè)初始彈性剛度。
以下是設(shè)置鋼阻尼器鋼框架結(jié)構(gòu)的總信息，該建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，建筑物地處地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組第一組，II場地，該結(jié)構(gòu)為12層的鋼框架，層高3. 6 m，總高為43.2 m三跨，跨度為6 m，阻尼裝置安裝在中間跨且每層都布置。
根據(jù)建筑物所處的場地特性，選取地震記錄，并按《建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范》應(yīng)規(guī)定進行多遇和罕遇地震峰值加速度調(diào)幅。
為了精確地模擬梁柱節(jié)點的半剛性，采用ABAQUS提供的連接單元Hinge來實現(xiàn)，Hinge連接單元可以使兩個節(jié)點結(jié)合并且可以給兩個節(jié)點的旋轉(zhuǎn)自由度提供旋轉(zhuǎn)約束。梁、柱、支撐都采用B32梁單元，在有限元模型的書.inp文件里利用書release命令將對應(yīng)的自由度釋放，從而來模擬實際中支撐與梁柱節(jié)點處的鉸接。單圓孔型鋼阻尼器采用殼單元(CSBR和STR >G65 )，在ABAQUS里采用Tie約束來模擬單圓孔型鋼阻尼器與梁和相關(guān)支撐的接觸關(guān)系。在鋼框架模型首層柱腳的相關(guān)平動自由度方向施加加速度，其幅值曲線與所選地震動荷載幅值曲線一致。
上述兩鋼框架的最大層間位移都是出現(xiàn)在第9層，在地震波作用下(多遇)的第9層層間位移時程曲線。可以看出，在多遇地震作用下，設(shè)置了鋼阻尼器的框架結(jié)構(gòu)較沒有設(shè)置鋼阻尼器的框架結(jié)構(gòu)具有明顯的減震效果。
設(shè)置阻尼裝置的鋼框架和沒有設(shè)置阻尼裝置的鋼框架在ELCentro地震波作用下(峰值加速度調(diào)幅到70 an廳飛各自最大的層間位移和最大基底剪力。
設(shè)置阻尼裝置的鋼框架和沒有設(shè)置阻尼裝置的鋼框架在ELCentro地震波作用下(峰值加速度調(diào)幅到400 an廳飛各自最大的層間位移和最大基底剪力。
上述兩鋼框架的最大層間位移都是出現(xiàn)在第9層，兩框架結(jié)構(gòu)在ELentro地震波作用下渾遇)的第9層層間位移時程曲線。
在ELentro地震波作用下(罕遇>>各樓層的鋼阻尼器上下兩端的相對位移峰值均遠大于單圓孔型鋼阻尼器的屈服位移Uy，兩端相對位移較大的鋼阻尼器所在的樓層都是上下層抗側(cè)剛度變化較大的樓層。
借助ABAQUS有限元軟件，對設(shè)置單圓孔型鋼阻尼器的半剛性連接鋼框架結(jié)構(gòu)進行地震動荷載作用有限元分析，得出以下結(jié)論：設(shè)置單圓孔型鋼阻尼器的鋼框架具有較高的抗側(cè)彈性剛度，在多遇地震作用下，單圓孔型鋼阻尼器不出現(xiàn)應(yīng)力屈服現(xiàn)象，為結(jié)構(gòu)增加抗側(cè)剛度，減少結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移反應(yīng)，滿足正常使用要求；在罕遇地震作用下，單圓孔型鋼阻尼器產(chǎn)生應(yīng)力屈服，實現(xiàn)塑性耗能，為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼，同時改變結(jié)構(gòu)的剛度特性，減少結(jié)構(gòu)的震動響應(yīng)，滿足耗能要求。
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