[发明专利]基于目标附加有效阻尼比的消能减震结构消能器综合优化方法

摘要

本发明公开了一种基于目标附加有效阻尼比的消能减震结构消能器综合优化方法，选定用于主体结构弹塑性时程分析的地震波；设定主体结构罕遇地震作用时的消能减震结构性能目标和要求；计算主体结构的目标实际附加有效阻尼比ξaim；初步确定消能器类型、布置位置、形式及数量，在每条地震波的作用下，对消能减震结构进行罕遇地震的弹塑性时程分析，计算消能器的实际附加有效阻尼比ξa，比较ξa和ξaim，直至根据天然波计算得到：0.65ξaim≤ξa≤1.1×0.65ξaim；根据人工波计算得到：0.8ξaim≤ξa≤1.1×0.8ξaim。本发明实现消能减震结构设计中消能器选用和布置的合理性，使消能器处于高效率工作状态，实现消能减震结构设计中消能器设计的技术性和经济性指标。

主权项

1.一种基于目标附加有效阻尼比的消能减震结构消能器综合优化方法，具体包括以下步骤：⑴选定用于主体结构弹塑性时程分析的地震波；⑵设定主体结构罕遇地震作用时的消能减震结构性能目标和要求，对主体结构不设置消能器，在第i条地震波的作用下，其中，i＝1，2，3，…，n，n为地震波的数量，对主体结构反复迭加附加有效阻尼比进行罕遇地震的弹塑性时程分析，直至迭加了附加有效阻尼比后的主体结构在该条地震波作用时能够满足消能减震结构性能目标和要求，该迭加的附加有效阻尼比即为对应于第i条地震波的目标附加有效阻尼比ξaim(i)；⑶对每条地震波作用时的目标附加有效阻尼比ξaim(i)求均值，得到主体结构的目标实际附加有效阻尼比ξaim：式中：n为地震波的数量；⑷初步确定消能器的类型、布置位置、形式及数量，并将消能器布置在主体结构中形成消能减震结构；⑸在每条地震波的作用下，对消能减震结构进行罕遇地震的弹塑性时程分析：①若消能减震结构在第i条地震波作用时能够满足消能减震结构性能目标和要求，转入步骤⑹；②若消能减震结构在第i条地震波作用时不能满足消能减震结构性能目标和要求，调整消能器类型、布置位置、形式和数量，直至消能减震结构在该条地震波作用时能够满足消能减震结构性能目标和要求，转入步骤⑹；⑹计算第i条地震波作用时的消能器的附加有效阻尼比ξE(i)：ξE(i)＝∑max(Wcj(i))/[4π·max(Wst(i))]        公式②式中：ξE(i)为第i条地震波作用时消能器的附加有效阻尼比；Wcj(i)为第j个消能部件在第i条地震波作用时结构预期层间位移Δuj(i)下往复循环一周所消耗的能量，取最大滞回环面积；Wst(i)为消能减震结构在第i条地震波作用时t时刻预期位移下的总应变能；max(Wst(i))为消能减震结构在第i条地震波作用时t时刻预期位移下的最大总应变能；不计扭转影响，消能减震结构在第i条地震波作用时t时刻预期位移下的最大总应变能max(Wst(i))根据以下公式计算：max(Wst(i))＝max[(1/2)ΣFkt(i)ukt(i)]      公式④式中：Fkt(i)为质点k在第i条地震波的水平地震作用时t时刻的标准值，ukt(i)为质点k对应于第i条地震波的水平地震作用时t时刻标准值的位移；⑺对每条地震波作用时的消能器的附加有效阻尼比ξE(i)求均值，得到消能器的实际附加有效阻尼比ξa：式中：n为地震波的数量；⑻比较消能器的实际附加有效阻尼比ξa和主体结构的目标实际附加有效阻尼比ξaim：①若根据天然波计算所得的ξa<0.65ξaim；若根据人工波计算所得的ξa<0.8ξaim，转入步骤⑼；②若根据天然波计算所得的ξa＞1.1×0.65ξaim；若根据人工波计算所得的ξa＞1.1×0.8ξaim，转入步骤⑽；③若根据天然波计算得到：0.65ξaim≤ξa≤1.1×0.65ξaim；若根据人工波计算得到：0.8ξaim≤ξa≤1.1×0.8ξaim，转入步骤⑾；⑼重新布置消能器并增加消能器的数量，重复步骤⑸～⑻，直至根据天然波计算得到：0.65ξaim≤ξa≤1.1×0.65ξaim；根据人工波计算得到：0.8ξaim≤ξa≤1.1×0.8ξaim，转入步骤⑾；⑽调整消能器的位置并减少消能器的数量，重复步骤⑸～⑻，直至根据天然波计算得到：0.65ξaim≤ξa≤1.1×0.65ξaim；根据人工波计算得到：0.8ξaim≤ξa≤1.1×0.8ξaim，转入步骤⑾；⑾完成消能减震结构性能设计中消能器的优化。