负刚度摩擦阻尼装置的开发及应用研究
2021-03-31孙天威彭凌云李小军康迎杰
振动与冲击 2021年6期
关键词:结构
孙天威,彭凌云,李小军,2,康迎杰
(1.北京工业大学 工程抗震与结构诊治北京市重点试验室,北京 100124;2.中国地震局 地球物理研究所,北京 100081;3.清华大学 土木工程系,北京 100084)
消能减震技术可以有效降低结构的地震响应,不过通常需在较多的楼层中布置消能减震装置,如果布置的数量较少时,难以获得预期的减震效果。负刚度阻尼减震包含了隔震的思想,是一种新型的消能减震技术,可以解决上述问题。然而,目前关于负刚度阻尼装置的研发还较少。
孙彤等[1-3]提出了一种由预压弹簧,滚轮和轨道组成的轨道式负刚度装置,其对位移的控制效果与半主动控制效果相当,而加速度反应控制效果远好于半主动控制,该装置不提供阻尼。周鹏等[4-5]在普通黏滞阻尼装置的基础上并联预压弹簧,提出一种预压弹簧压缩量越大,负刚度越大的负刚度黏滞阻尼装置。Sarlis等[6-8]在预压弹簧基础上设置了放大装置,显著提高了负刚度阻尼装置的行程。Iemura等[9-17]提出了半主动控制的负刚度磁流变减震装置,研究表明负刚度减震装置可以显著降低结构在地震作用下的基底剪力、加速度响应与位移的效果,缺点是半主动控制的成本较高。
目前研究表明,预压弹簧是提供负刚度的关键元件,普通弹簧随着压缩量的减小,提供的预应力线性降低显著,难以满足工程需求。氮气弹簧具有较大的初始弹力,可以有效地弥补普通弹簧的不足。本文提出采用在底部楼层增加负刚度阻尼的方法,可以延长结构周期、在局部增加阻尼,获得理想的减震效果。……
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