2024 年 07 月 16 日
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科研亮点:阻尼器对铰支墙-框架结构抗震性能的影响
发布时间:2024/04/15

研究背景:

      铰支墙可以增加结构沿高度方向的连续刚度并使层间位移分布更为均匀,从而避免框架结构出现薄弱层破坏。然而,现有研究对铰支墙-框架结构的楼面速度和加速度反应关注较少,而这些反应主导了建筑物非结构构件的地震损伤。本文通过数值模拟评估了铰支墙-框架结构的楼面速度和加速度反应,重点研究了使用不同类型阻尼器对其的影响。此外,还通过结合最大峰值层间位移角、平均峰值楼面速度和平均峰值楼面加速度作为工程需求参数进行了多维地震易损性分析。

研究方法及结果:

      本文通过非线性时程分析和多维地震易损性分析,研究了两种阻尼器(即摩擦型阻尼器和黏弹性阻尼器)在减小铰支墙-框架结构层间位移、楼面速度和加速度地震反应中的作用。可以得到以下结论:

      (1)铰支墙可以有效减缓层间位移集中并降低最大层间位移反应,但由于铰支墙与框架之间的相互作用,往往会增加结构的楼面速度和加速度反应。这一结论不受地震运动脉冲特性的影响。
      (2)不论使用摩擦型阻尼器还是黏弹性阻尼器,铰支墙-框架结构在减小峰值楼面速度或加速度反应反面远不及其在减小峰值层间位移角方面的效果。
      (3)基于多维极限状的地震易损性分析表明,黏弹性阻尼器比摩擦型阻尼器更适用于减小铰支墙-框架架构的地震易损性。

      该成果发表在国际权威期刊《Earthquake Engineering and Engineering Vibration》(Wang X, Qu Z*, Gong T. Role of dampers on the seismic performance of pin-supported wall-frame structures[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2023, 22(2): 453-467. DOI: 10.1007/s11803-022-2092-5)(IF:2.8,*通讯作者)。

图1 脉冲(P)与非脉冲(NP)地震动作用下结构的地震峰值层间位移角(PIDR)、楼面速度(PFV)和楼面加速度(PFA)反应分布

图 2 不同类型阻尼器对结构层间位移降低率(RPIDR)、楼面速度降低率(RPFV)和楼面加速度降低率(RPFA)的影响

图3 不同极限状态下易损性曲线对比:(a)正常使用(FO)、(b)可使用(OP)、(c)生命安全(LS)和(d)防倒塌(CP)