本發(fā)明涉及建筑結構
技術領域：
，尤其是涉及一種消能減震技術中基于位移法的粘滯阻尼墻變形分解方法。
背景技術：
：粘滯阻尼墻是一種性能良好的消能減震部件，可作為墻體安裝在結構的上下層間，利用結構層間的相對運動發(fā)揮耗能作用，適用于多層、高層和超高層建筑結構的抗震和抗風設計以及加固和震后修復等方面。與其他類型的消能減震裝置相比，粘滯阻尼墻具有制作安裝方便、耗能量大、可充分利用墻體空間、不影響建筑使用功能等優(yōu)點。粘滯阻尼墻作為一種消能減震部件，其耗能量的大小與變形密切相關，為有效發(fā)揮阻尼墻的耗能效率，阻尼墻應布置在結構相對變形較大的位置。然而粘滯阻尼墻的變形復雜，影響因素較多，阻尼墻的變形規(guī)律難以掌握，目前對于粘滯阻尼墻的變形分析沒有一種有效的方法。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是為了解決粘滯阻尼墻復雜變形分析的難題，而提供一種簡化、計算準確的基于位移法的粘滯阻尼墻變形分解方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：一種基于位移法的粘滯阻尼墻變形分解方法，包括以下步驟：1)從建筑整體結構中分離出單個粘滯阻尼墻結構單元，所述粘滯阻尼墻結構單元由粘滯阻尼墻、與粘滯阻尼墻相鄰的4個角點、連接梁段以及上下樓層粘滯阻尼墻部分；2)在分離出來的單個粘滯阻尼墻結構單元中，分別獲得角點水平位移引起的變形、角點轉動引起的變形、角點豎向位移引起的變形以及粘滯阻尼墻阻尼力反作用引起的梁段局部變形；3)根據(jù)實際荷載作用下結構中的梁柱節(jié)點變形及阻尼力大小，將步驟2)獲取的各變形疊加，獲得粘滯阻尼墻的總變形。所述角點水平位移引起的變形具體獲得過程為：分別令一個角點發(fā)生單位水平位移，其它角點不變，得到每個角點發(fā)生單位水平位移所引起的粘滯阻尼墻的變形；所述角點發(fā)生單位水平位移所引起的粘滯阻尼墻的變形等于上下樓層梁柱節(jié)點的水平位移差。所述角點轉動引起的變形具體獲得過程為：分別令一個角點發(fā)生單位轉角轉動，其它角點不變，得到每個角點發(fā)生單位轉角轉動所引起的粘滯阻尼墻的變形。所述角點豎向位移引起的變形具體獲得過程為：分別令一個角點發(fā)生單位豎向位移，其它角點不變，得到每個角點發(fā)生單位豎向位移所引起的粘滯阻尼墻的變形。所述粘滯阻尼墻阻尼力反作用引起的梁段局部變形具體獲得過程為：本層粘滯阻尼墻產(chǎn)生單位阻尼力分別作用在上、下層梁段，得到所有與本層相關的粘滯阻尼墻阻尼力反作用引起的梁段局部變形。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明將單個粘滯阻尼墻結構單元從整體模型中分離出來時，僅保留與其直接相連的梁柱節(jié)點、連接梁段及上下樓層阻尼墻部分，簡化了粘滯阻尼墻變形的影響因素，使分解過程更加簡單、快速。(2)本發(fā)明創(chuàng)新性地將粘滯阻尼墻的變形分解為4個概念清晰的組成部分，使得粘滯阻尼墻的變形本質(zhì)更易于掌握，分解結果更為精確。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例中某10層單跨框架模型簡圖；圖2為本發(fā)明單個粘滯阻尼墻結構單元分離示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中粘滯阻尼墻變形分解示意圖，其中，(a)為角點水平位移引起變形，(b)為角點轉角位移引起變形，(c)為角點豎向位移引起變形，(d)為阻尼力反作用引起變形；圖4為本發(fā)明實施例中角點水平位移引起的粘滯阻尼墻變形示意圖；圖5為本發(fā)明實施例中角點轉動位移引起的粘滯阻尼墻變形示意圖；圖6為本發(fā)明實施例中角點豎向位移引起的粘滯阻尼墻變形示意圖；圖7為本發(fā)明實施例中阻尼力反作用引起的粘滯阻尼墻變形示意圖；圖8為本發(fā)明實施例中正弦時程曲線示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。本實施例提供一種基于位移法的粘滯阻尼墻變形分解方法，包括以下步驟：1)從建筑整體結構中分離出單個粘滯阻尼墻結構單元，粘滯阻尼墻結構單元由粘滯阻尼墻、與粘滯阻尼墻相鄰的4個角點、連接梁段以及上下樓層粘滯阻尼墻部分；2)在分離出來的單個粘滯阻尼墻結構單元中，分別獲得角點水平位移引起的變形、角點轉動引起的變形、角點豎向位移引起的變形以及粘滯阻尼墻阻尼力反作用引起的梁段局部變形；3)根據(jù)實際荷載作用下結構中的梁柱節(jié)點變形及阻尼力大小，將步驟2)獲取的各變形疊加，獲得粘滯阻尼墻的總變形。將上述方法應用于如圖1所示的一個10層單跨框架結構中，框架跨度8m，層高3.6m，框架柱截面尺寸為800mm×800mm，框架梁截面尺寸為600mm×300mm。在結構跨中通高布置粘滯阻尼墻，阻尼系數(shù)C＝500kN/(m·s-1)0.45，阻尼指數(shù)α＝0.45。將單個粘滯阻尼墻結構單元從整體結構中分離出來，僅保留與其直接相連的4個角點(梁柱節(jié)點)、連接梁段以及上下樓層粘滯阻尼墻部分，如圖2所示，粘滯阻尼墻的變形即為P1、P2兩點之間的相對變形差，圖中h為角點水平位移，θ為角點轉動位移，v為角點豎向位移，F(xiàn)為粘滯阻尼墻阻尼力?？梢钥吹剑瑔蝹€粘滯阻尼墻的變形由4個梁柱節(jié)點和連接梁段的變形完全確定。因此，可借鑒結構力學中“位移法”的概念，將粘滯阻尼墻的變形分解為以下4個組成部分，如圖3所示：①角點水平位移引起的變形，即梁柱節(jié)點水平位移(圖中所示hA，hB，hC和hD)引起的變形；②角點轉動位移引起的變形，即梁柱節(jié)點轉角(圖中所示θA，θB，θC和θD)引起的變形δθ；③角點豎向位移引起的變形，即端柱軸向變形(圖中所示vA，vB，vC和vD)引起的變形δv；④粘滯阻尼墻產(chǎn)生的阻尼力F(圖中所示F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3和F4)作用到梁上后梁段局部變形引起的變形δF。下面分別研究各部分變形所引起的粘滯阻尼墻變形的大小。定義ΔP1、ΔP2分別為P1點和P2點的水平位移，則粘滯阻尼墻的變形為：δ＝ΔP1-ΔP2除特別說明外，以下的計算結果均以水平向右、豎直向上以及順時針轉動為正方向。(1)角點水平位移引起的變形水平荷載作用下，梁的軸向變形很小可以忽略不計，同一樓層梁柱節(jié)點的水平位移相同(hA＝hB＝ΔP1，hC＝hD＝ΔP2)，因此由角點水平位移引起的粘滯阻尼墻的變形等于上下樓層梁柱節(jié)點的水平位移差，在結構中體現(xiàn)為上下樓層的層間剪切變形δS(圖4)。(2)角點轉動位移引起的變形如圖5所示，令左上角點發(fā)生單位轉角轉動，可得到該角點發(fā)生單位轉角轉動所引起的粘滯阻尼墻的變形。同理可得到所有4個角點分別發(fā)生單位轉角所引起的粘滯阻尼墻的變形，如表1所示。表1角點單位轉角引起的粘滯阻尼墻變形(3)角點豎向位移引起的變形如圖6所示，令左上角點發(fā)生單位豎向位移，可得到該角點發(fā)生單位豎向位移所引起的粘滯阻尼墻的變形。同理可得到所有4個角點分別發(fā)生單位豎向位移所引起的粘滯阻尼墻的變形，如表2所示。表2角點單位豎向位移引起的粘滯阻尼墻變形角點位移粘滯阻尼墻變形(mm)vA＝1mmΔP1＝‐0.3636，ΔP2＝0，δ＝‐0.3636vB＝1mmΔP1＝0.3636，ΔP2＝0，δ＝0.3636vC＝1mmΔP1＝0，ΔP2＝0.3636，δ＝‐0.3636vD＝1mmΔP1＝0，ΔP2＝-0.3636，δ＝0.3636(4)阻尼力反作用引起的變形如圖7所示，令本層粘滯阻尼墻產(chǎn)生單位阻尼力1kN作用在上層梁段，可得到該阻尼力所引起的粘滯阻尼墻的變形。同理可得到所有與本層相關的粘滯阻尼墻阻尼力所引起的粘滯阻尼墻的變形，如表3所示。表3單位阻尼力反作用引起的變形阻尼力粘滯阻尼墻變形(mm)F1＝1kNΔP1＝0.001958，ΔP2＝0，δ＝0.001958F2＝1kNΔP1＝0，ΔP2＝0.001958，δ＝-0.001958F3＝1kNΔP1＝-0.001958，ΔP2＝0，δ＝-0.001958F4＝1kNΔP1＝0，ΔP2＝-0.001958，δ＝0.001958以實施例1的結構為例，驗證該變形分解方法的正確性。對結構輸入正弦時程波(圖8)，得到各個角點的變形值和粘滯阻尼墻阻尼力見表4。根據(jù)前面的分析結果，可以計算得到各部分變形組成的大小，如表5所示?？梢钥吹?，利用變形分解法求得的粘滯阻尼墻變形與實測粘滯阻尼墻變形基本相同，可見變形分解方法的準確性。表4實測梁柱節(jié)點變形和粘滯阻尼墻阻尼力表4中，粘滯阻尼墻阻尼力以P1點受力向右為正。表5變形分解法計算粘滯阻尼墻變形與實測變形對比層δSδθδvδF計算變形和實測變形誤差15.862.13-0.16-0.017.827.972％212.064.99-0.470.0016.5716.922％313.585.76-0.74-0.0218.5718.932％413.025.56-0.96-0.1017.5217.832％511.564.95-1.14-0.1915.1815.452％69.594.12-1.27-0.2512.2012.371％77.493.23-1.36-0.279.089.161％85.492.38-1.43-0.306.146.150％93.851.68-1.46-0.343.733.68-1％102.741.22-1.48-0.272.212.16-2％表5中，δS表示角點水平位移引起的粘滯阻尼墻變形，δθ表示角點轉動位移引起的粘滯阻尼墻變形，δv表示角點豎向位移引起的粘滯阻尼墻變形，δF表示阻尼力反作用引起的粘滯阻尼墻變形，計算變形和表示以上4部分變形總和。當前第1頁1 2 3