[發(fā)明專利]基于目標(biāo)附加有效阻尼比的消能減震結(jié)構(gòu)消能器包絡(luò)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610032673.4
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105604204B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐昕;區(qū)彤;焦柯;譚堅(jiān);楊新;張連飛;林家豪;段靜
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 劉小敏;侯莉

1.一種基于目標(biāo)附加有效阻尼比的消能減震結(jié)構(gòu)消能器包絡(luò)優(yōu)化方法，具體包括以下步驟：

⑴選定用于主體結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析的地震波；

⑵設(shè)定主體結(jié)構(gòu)罕遇地震作用時的消能減震結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)和要求，對主體結(jié)構(gòu)不設(shè)置消能器，在第i條地震波的作用下，其中，i＝1，2，3，…，n，n為地震波的數(shù)量，對主體結(jié)構(gòu)反復(fù)迭加附加有效阻尼比進(jìn)行罕遇地震的彈塑性時程分析，直至迭加了附加有效阻尼比后的主體結(jié)構(gòu)在該條地震波作用時能夠滿足消能減震結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)和要求，該迭加的附加有效阻尼比即為對應(yīng)于第i條地震波的目標(biāo)附加有效阻尼比ξ_aim(i)；

⑶對每條地震波作用時的目標(biāo)附加有效阻尼比ξ_aim(i)求均值，得到主體結(jié)構(gòu)的目標(biāo)實(shí)際附加有效阻尼比ξ_aim：

式中：n為地震波的數(shù)量；

⑷初步確定消能器的類型、布置位置、形式及數(shù)量，并將消能器布置在主體結(jié)構(gòu)中形成消能減震結(jié)構(gòu)；

⑸在每條地震波的作用下，對消能減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震的彈塑性時程分析：

①若消能減震結(jié)構(gòu)在第i條地震波作用時能夠滿足消能減震結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)和要求，轉(zhuǎn)入步驟⑹；

②若消能減震結(jié)構(gòu)在第i條地震波作用時不能滿足消能減震結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)和要求，調(diào)整消能器類型、布置位置、形式和數(shù)量，直至消能減震結(jié)構(gòu)在該條地震波作用時能夠滿足消能減震結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)和要求，轉(zhuǎn)入步驟⑹；

⑹計(jì)算第i條地震波作用時消能器的附加有效阻尼比ξ_E(i)：

ξ_E(i)＝∑max(W_cj(i))/[4π·max(W_s(i))] 公式②

式中：ξ_E(i)為第i條地震波作用時消能器的附加有效阻尼比；W_cj(i)為第j個消能部件在第i條地震波作用時結(jié)構(gòu)預(yù)期層間位移Δu_j(i)下往復(fù)循環(huán)一周所消耗的能量，取最大滯回環(huán)面積；W_s(i)為消能減震結(jié)構(gòu)在第i條地震波作用時預(yù)期位移下的總應(yīng)變能；max(W_s(i))為消能減震結(jié)構(gòu)在第i條地震波作用時預(yù)期位移下的最大總應(yīng)變能；

不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響，消能減震結(jié)構(gòu)在第i條地震波作用時預(yù)期位移下的最大總應(yīng)變能max(W_s(i))根據(jù)以下公式計(jì)算：

max(W_s(i))＝(1/2)∑max(F_k(i))·max(u_k(i)) 公式④

式中：max(F_k(i))為質(zhì)點(diǎn)k在第i條地震波的水平地震作用時標(biāo)準(zhǔn)值的最大值，max(u_k(i))為質(zhì)點(diǎn)k對應(yīng)于第i條地震波的水平地震作用時標(biāo)準(zhǔn)值的位移最大值；

⑺對每條地震波作用時的消能器的附加有效阻尼比ξ_E(i)求均值，得到消能器的實(shí)際附加有效阻尼比ξ_a：

式中：n為地震波的數(shù)量；

⑻比較消能器的實(shí)際附加有效阻尼比ξ_a和主體結(jié)構(gòu)的目標(biāo)實(shí)際附加有效阻尼比ξ_aim：

①若根據(jù)天然波計(jì)算所得的ξ_a＜0.55ξ_aim；若根據(jù)人工波計(jì)算所得的ξ_a＜0.8ξ_aim，轉(zhuǎn)入步驟⑼；

②若根據(jù)天然波計(jì)算所得的ξ_a＞1.1×0.55ξ_aim；若根據(jù)人工波計(jì)算所得的ξ_a＞1.1×0.8ξ_aim，轉(zhuǎn)入步驟⑽；

③若根據(jù)天然波計(jì)算得到：0.55ξ_aim≤ξ_a≤1.1×0.55ξ_aim；若根據(jù)人工波計(jì)算得到：0.8ξ_aim≤ξ_a≤1.1×0.8ξ_aim，轉(zhuǎn)入步驟⑾；

⑼重新布置消能器并增加消能器的數(shù)量，重復(fù)步驟⑸～⑻，直至根據(jù)天然波計(jì)算得到：0.55ξ_aim≤ξ_a≤1.1×0.55ξ_aim；根據(jù)人工波計(jì)算得到：0.8ξ_aim≤ξ_a≤1.1×0.8ξ_aim，轉(zhuǎn)入步驟⑾；

⑽調(diào)整消能器的位置并減少消能器的數(shù)量，重復(fù)步驟⑸～⑻，直至根據(jù)天然波計(jì)算得到：0.55ξ_aim≤ξ_a≤1.1×0.55ξ_aim；根據(jù)人工波計(jì)算得到：0.8ξ_aim≤ξ_a≤1.1×0.8ξ_aim，轉(zhuǎn)入步驟⑾；

⑾完成消能減震結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)中消能器的優(yōu)化。