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缝壁阻尼器线性测试框架建筑物的状态评估能力1 概述本文介绍了被动阻尼器装置，由一个垂直的缝壁阻尼器组成。传统的模型见图1。通过改变缝的布置，如：数量、缝距，控制缝壁阻尼器的刚度和强度，获得建筑物的状态评估能力。通过有限元分析，可证明改变缝布置的可行性。图1 带缝钢板剪力墙：（a）缝的布置;（b）缝墙的应用2 试件设计及试验装置设计选择一栋三层，六个隔间，一个跨度的钢板框架楼作为原型结构。后补框架由5个隔间组成，地震剪力由第六个隔间支撑。在这个隔间，缝壁阻尼器和阻尼器装置用于抵抗剪力。后补框架的详细说明见表1。该楼层高度3米，跨度5.7米。这种结构设计采用日本的抗震设计规定，满足日本的建筑标准法。缝壁阻尼器和周围的框架用螺栓相连，将连接板焊接到横梁的翼缘。传统的缝壁阻尼器缝距保持不变，本文中的缝壁阻尼器缝距不等。该结构分为两个子结构，缝壁阻尼器的状态评估通过对涂料剥落和塑性应变分布的研究进行评估。缝分为两个部分（见图1）。图1 剪力墙试样（单位：毫米）（a）第一层的缝布置;（b）第二层的缝布置;（c）第三层的缝布置试验子结构和原型的比例为1:2.4，试样选用SS400钢，极限强度为400MPa，弹模为1.9105N/mm2，试样的梁柱节点焊接连接，如图 2所示。图2 原型建筑物：（a）计划;（b）高程表1 框架细节构件层数原型尺寸试样尺寸梁所有H336249812/柱所有H35035012 19/梁 (SW)1和2H480240 13.219.2H200100 5.583H360240 14.421.6H150100 69柱(SW)所有H42842235 35H200200 812第一层和第二层钢板尺寸是1700mm1050 mm6 mm，第三层钢板尺寸为1300 mm1075mm6 mm。图3 试验框架: (a) 线性测试图; (b)缝壁阻尼器的连接; (c)简图; (d) 照片本文通过一个线性混合结构和一个子结构进行研究，见图3（a）。线性框架包括协调控制程序和两个测点，协调程序为整个结构为结构提供了接口，可以确定边界位移。测点计算结构的储存力，通过加载获得初始刚度矩阵。梁翼缘用角钢和高强螺栓相连接，如图3（b）所示。图3（c）和(d)是加载装置。水平荷载通过三个1.5MN的液压千斤顶加载到试样。3试验结果分析缝壁阻尼器在漂移角为0.47%时屈服，弹性区域和非弹性区域展示了稳定的滞洄性能。第一次线性测试缝壁阻尼器表现出轻微屈服，第二层缝壁阻尼器延性比为1.32，第一层和第三层延性比为1.09和1.27。表2显示了原型试样和测试试样强度与刚度的比较。图4是通过非线性有限元分析得到每层缝壁阻尼器的滞洄曲线。表2 原型试样和测试试样强度与刚度的比较层数剪力墙刚度 (kN/mm)强度 (kN)刚度(kN/mm)强度(kN)层数PER (%)PER (%)PER (%)PER (%)1211.6107.8551245823729753.444.483711.4745.3104278.577.9699204818939261.442.670808.7709.587383.663.7476122912079855.233.972646.8555.986图4 楼层剪力与侧面楼层位移的滞洄曲线通过位移传感器和应变仪获得的数据可以估计能量耗散。图5显示了地震动累积的能量耗散。为检测缝壁阻尼器的变形能，对其施加周期荷载，直到位移角达到0.08rad。试验结果表明，缝壁阻尼器的消能减震作用是很明显的。图5 JR Takatori地震动累积的能量耗散：（a）20的比例;（b）40的比例。脆性漆的脱落可以记录钢板表面的应变。随着漂移角的增大，脱落区域扩大。图6(a)和(b)显示了第一层的油漆脱落模式。应变仪的读数和有限元模型获得的数据具有很好的协调性。图6(d)和(e)是层间角位移为0.01和0.02rad时，油漆的脱落情况。图(f)是三个应变仪的位移与应变的关系图。应变仪的位置见图6(c)。图6在第一层的中心缝底油漆脱落情况：（a）位移角为0.5时，有限元法得到的垂直应变;（b）位移角为0.5，有限元得到的最大主应变;（c）应变仪的位置;（d）位移为1.0;（e）位移为2.0;（f）应变与层间位移的关系。4 相关建议和体会（1）缝壁阻尼器提供了比较大的刚度和能量耗散。不等距缝缝壁阻尼器保留传统缝壁阻尼器的迟滞特性。（2）非线性有限元分析合理预测缝壁阻尼器的初始刚度和最大强度。合理调整应变硬化性能，能准确预测测试结构的反应。（3）尽管科技仍处于早期阶段，本实验用不等距缝壁阻尼器可以证明其状态评估能力非常好，不等距缝壁阻尼器区域越大，应变越大，可用脆性涂料追踪。（4）可以通过改变缝的长度，比如：从两边到中间，缝的长度越来越小，来研究缝壁阻尼器的消能减震作用。（5）可以既改变缝的宽度又改变其长度，将几种装置做个比较，看哪种装置的消能减震作用最明显。5参考文献1 C. Christopoulos, A. Filiatrault and V.V. Bertero, Principles of passive supplemental damping and seismic isolation, IUSS Press University of Pavia, Italy (2006). 2建筑抗震试验方法规程(JGJ 101-96) 6实验课体会（1）关于实验一，三种接桥方法在连接的时候，必须复查无误。用螺丝刀在电阻应变仪上的调零孔中一定要确保指针对零。（2）关于实验二，要确保