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黏滞阻尼墙阻尼力的理论分析及数值模拟研究

2021-01-25石文龙施佳成

结构工程师 2020年6期
关键词:分析模型

石文龙 施佳成 程 荣

(1.上海大学土木工程系,上海200444;2.上海史狄尔建筑减震科技有限公司,上海200092)

0 引 言

黏滞阻尼墙的概念由日本的Mitsuo Miyazaki于1986 年首次提出,由日本住友公司最早研制成功,它是一种可安装于建筑结构上下层间的耗能减震装置[1]。钢箱体和装入其中的黏滞阻尼材料组成典型的黏滞阻尼墙,钢箱体由外钢箱和内钢板(一层或多层)构成,内钢板固定在安装楼层的上层楼面梁底,外钢箱安装在楼面梁上,外钢箱内填充了高黏度的阻尼材料[2]。在地震作用或风荷载作用下,楼层之间会发生相对位移,黏滞阻尼墙内的钢板便在钢箱中来回移动,搅动钢箱内的黏滞阻尼材料,产生剪切变形,在内钢板与外钢箱的间隙中缓慢流动。黏滞阻尼材料的变形和流动产生内部摩擦并消耗振动能量[3],从而减小结构的动力响应,达到减震的目的。由于黏滞阻尼墙可隐藏于建筑墙体内,故在实现减震功能的同时不影响建筑美观。

本文首先结合流体理论对黏滞阻尼墙能产生的黏滞阻尼力进行理论分析,定量研究黏滞阻尼力并推导出计算公式,再对阻尼墙模型的黏滞阻尼力进行ANSYS Fluent 数值模拟,得到其滞回曲线特性和阻尼力等相关信息。通过对现有缩尺黏滞阻尼墙试验模型运用这两种方法分别求解得到不同工况下对应的黏滞阻尼力值,再与试验结果进行比较来验证两种分析方法的准确性。现有黏滞阻尼墙缩尺模型试样尺寸和试验结果、数据等参考欧谨的《黏滞阻尼墙结构的减振理论分析和试验研究》第3 章相关内容[4]和周颖的《黏滞阻尼墙力学模型及其减震结构设计方法研究》[5]。……

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