剪切型金属阻尼器的结构设计及力学特性分析毕业设计论文
剪切板阻尼器工程设计方案
剪切板阻尼器工程设计方案一、项目背景及目标随着我国基础设施建设的快速发展，桥梁、建筑等工程结构的抗震性能要求越来越高。
剪切板阻尼器作为一种被动减震元件，具有耗能能力强、减震效果显著等特点，在工程领域得到了广泛应用。
本设计方案旨在研究并设计一种具有优良耗能性能、较高延性、不易发生面外屈曲且具有双阶段屈服效果的剪切板阻尼器，以满足工程结构对减震性能的需求。
二、设计原理及技术指标1. 设计原理剪切板阻尼器的工作原理是利用金属屈服后的塑性变形来消耗能量。
当剪切板受到剪切力作用时，板材产生变形，通过板材内部的摩擦力来消耗能量，达到减震的目的。
2. 技术指标（1）双阶段屈服效果：设计剪切板阻尼器时，采用具有双阶段屈服特性的材料，使阻尼器在不同的加载阶段表现出不同的屈服强度，提高阻尼器的耗能性能。
（2）高延性：确保剪切板阻尼器在承受较大变形时仍具有良好的延性，避免发生脆性破坏。
（3）不易发生面外屈曲：通过结构设计，使剪切板阻尼器在受力过程中不易发生面外屈曲，保证其稳定性和可靠性。
三、设计方案1. 材料选择本设计方案选用TRIP-IF复合钢作为剪切板阻尼器的材料。
TRIP-IF复合钢具有较高的强度、良好的延性和双阶段屈服特性，适用于剪切板阻尼器的需求。
2. 结构设计本设计方案采用拼接型双阶剪切板阻尼器结构，即将两个具有不同屈服强度和厚度的剪切板通过高强度螺栓连接。
这种结构可以实现双阶段屈服效果，提高阻尼器的耗能性能。
3. 力学性能分析（1）受力分析：对拼接型双阶剪切板阻尼器进行受力分析，推导出其力学性能参数的设计公式。
（2）有限元模拟：利用有限元分析软件对剪切板阻尼器进行数值模拟，验证其结构设计和材料选择的合理性。
四、制作与安装1. 制作剪切板阻尼器的制作包括剪切板的加工、高强度螺栓的选用与安装等。
在制作过程中，需确保剪切板的尺寸精度、表面质量和高强度螺栓的预紧力。
2. 安装剪切板阻尼器应安装在工程结构的关键部位，如梁、柱等连接节点。
新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究共3篇
新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究共3篇新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究1新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究随着城市化进程的不断推进，建筑物的高度和体积不断增加，地震对建筑物的破坏也成为人们极为关注的问题。
在地震中，当地基和建筑物发生相对运动时，会产生巨大的能量和毁灭性的震动波，给建筑物和人民带来极大的伤害和损失。
因此，针对地震的减震技术和装置成为人们研究的热点。
其中，金属阻尼器因其自身具备的良好减震效果被广泛应用，在建筑物结构的地震减振方面起着重要的作用。
不同于传统的铅芯阻尼器，新型金属阻尼器的主要优点在于其具有更高的阻尼比和更广泛的可控性，可以为建筑物结构的地震减振提供更好的解决方案。
本文就对新型金属阻尼器的试验及理论研究进行分析和探讨，以期为建筑物的减震设计提供参考。
一、试验研究试验是新型金属阻尼器研究的核心内容之一，通过对金属阻尼器的试验研究可以获得其具体减振效果和性能指标。
下面我们分别从试验方案、试验装置和试验结果三个方面进行分析。
（一）试验方案实验方案的设计需要考虑到金属阻尼器的结构特点、试验目的和试验要求等因素。
针对新型金属阻尼器，试验方案的设计需要从以下几个方面进行考虑：1.试验材料的选择：试验所选用的金属材料需要具备良好的弹性、延展性和强度等性能，同时还需要考虑到成本和可操作性等因素。
2.试验样本的尺寸和形状：试验样本的尺寸和形状需要与实际使用情况相符合，可以通过模型缩放和现场测量等手段进行确定。
3.力学参数的测定：试验过程中需要测定的力学参数包括阻尼比、刚度、周期等，需要通过适当的装置和测试手段进行测定。
（二）试验装置试验装置需要满足试验方案的要求，并保证试验过程的稳定性、可重复性和数据准确性等因素。
针对新型金属阻尼器，试验装置的设计需要从以下几个方面进行考虑：1.试验台架的设计：试验台架需要保证试验样本的稳定性和可靠性，并且需要与样本的尺寸和形状相适应。
2.载荷装置的设计：载荷装置需要使用高精度的负荷传感器和测量仪器，确保加载过程的平稳和数据的准确性。
剪切型金属抗震阻尼器施工技术及其特点
剪切型金属抗震阻尼器施工技术及其特点发布时间：2022-10-30T08:37:52.786Z 来源：《科学与技术》2022年第13期作者：井小平1* 吴易来2* [导读] 针对公共建筑消能减震结构施工过程中抗震阻尼器选型过程复杂，施工要点尚不明晰等问题，本文以库尔勒市第一人民医院改扩建项目中金属消能减震施工过程为例，开展了剪切型金属抗震阻尼器的施工流程井小平1* 吴易来2*(1. 2中交第二公路工程局第五工程有限公司，陕西，西安，710119)摘要：针对公共建筑消能减震结构施工过程中抗震阻尼器选型过程复杂，施工要点尚不明晰等问题，本文以库尔勒市第一人民医院改扩建项目中金属消能减震施工过程为例，开展了剪切型金属抗震阻尼器的施工流程、支撑体系建立和施工工艺等方面的分析，系统总结形成了剪切型金属抗震阻尼器的施工方案及工艺流程，并重点阐述了阻尼器结构的支撑体系的建立过程，以及支撑体系和阻尼器结构的施工要点，形成了剪切型金属抗震阻尼器结构施工关键技术的控制措施与适用性解决方案，为类似项目的施工提供了借鉴。
关键词：剪切型金属抗震阻尼器，施工流程，施工技术，减震效果中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：引言消能减震技术是指在结构物的支撑、剪力墙及节点等部位设置耗能装置[1-2]。
耗能装置主要包括粘滞阻尼器、金属阻尼器、粘弹性阻尼器及摩擦阻尼器等[3]。
其中，剪切型金属阻尼器是指采用耗能片在地震作用下的剪切变形实现消能减震的阻尼器[4]。
相对于耗能型屈曲约束支撑[5]，剪切型金属阻尼器在初始刚度、多遇地震消能、附加阻尼比等方面具有一定的优点，同时方便施工、不影响建筑功能和整体施工进度[6]，目前已经在一些处于高烈度地区的高层商住楼中得到了广泛的应用[7-8]。
此外，王惠民等[9]探讨了布置剪切型金属阻尼器对结构抗震性能的影响，表明其对不规则建筑具有普遍适用性；梁万宇[10]基于静力弹塑性方法研究了剪切型金属阻尼器在某高层结构中的减震消能效应，结果表明其在小震作用下优越的适用性。
高性能剪切钢板阻尼器的性能模拟分析与试验研究
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华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 绪论
1.1 课题背景
地震是危及人类的生产活动以及生命财产安全的突发性的自然灾害[1]。20 世纪 以来，中国共发生 6 级以上地震近 800 次，遍布除贵州、浙江两省和香港特别行政 区以外所有的省、自治区、直辖市，死于地震的人数达 55 万之多，占同期全球地震 死亡人数的 53%。中国这 7%的国土上也承受了全球 33%的大陆强震，是世界上大陆 强震最多的国家[2] 。2008 年四川汶川地震，震级达 8.0 级，死亡达 7 万余人，直接经 济损失 8451 亿人民币。据统计，世界上平均每年发生破坏性地震约 18 次。2004 年 印度洋发生 8.9 级地震，并引发海啸，造成 23 万人遇难失踪。2010 年 1 月海地发生 7.3 级地震，死亡人数至少达 30 万。同年 2 月智利发生 8.8 级地震，损失达 300 亿美 元。 国内外大量震例表明，地震造成的损失绝大多数是由于建筑物的倒塌引起的。 提高各类工程结构的抗震能力，保证地震时结构物和工程设施不破坏，是目前人类 减轻地震灾害对策中最积极、有效的措施。传统的抗震通过结构及承重构件的损坏 消耗能量，导致结构构件出现不同程度的损伤甚至倒塌，修复费用也是相当昂贵的， 是不够合理也是不经济的。合理有效的抗震途径是给结构安装减震装置（系统） ，一 部分地震能量将分配到减震装置，使主体结构避免进入明显的非弹性状态，从而保 护主体结构在强震中免遭破坏[3]。
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金属剪切型软钢阻尼器施工
金属剪切型软钢阻尼器施工摘要：金属剪切型软阻尼器有可大幅度提高建筑物的整体抗震性能和抗侧刚度。
其布置灵活，对建筑物的空间配置及外观影响小，施工工艺简单，性能稳定、耐久性好，可回收和环保性好等特点，同时在此抗震构件的施工过程中，可利用前期混凝土的浇筑预埋埋件，后期再进行安装，简化了工序、缩短了施工周期,从而达到了节约人工费用、降低成本的目的。
某医院工程，为框架-剪力墙-附加软钢阻尼器结构，软钢阻尼器布置在上下层框架梁之间，顶部与框架梁相连，底部与框架梁上部混凝土连接段墙体相连。
为了该抗震构件能够合理的安装，满足其抗震效果，项目部成立专题技术攻关小组，施工中通过合理施工部署、工序调整、钢骨梁的设计深化等措施，确保了该抗震构件的施工质量。
关键词：剪切金属阻尼器，滞回曲线，等效阻尼比引言剪切型金属阻尼器的初始刚度较大，耗能效果较好，既可以为上部结构提供一定刚度，又可以给整个结构提供一定的阻尼比。
产品的体积小，放置在隔墙中可以不影响建筑功能。
缺点:对建筑的隔墙有一定影响，可能会引起墙体的裂缝，需要采取措施控制产品与墙体之间的缝隙。
1工程概况本工程位于北京经济技术开发区核心区62号街区62C2地块，建筑面积约151820㎡，该工程结构根据设计要求，在局部混凝土剪力墙中设置金属剪切型阻尼器以减少地震给建筑带来的危害，阻尼器共616个。
本工程预留的阻尼器安装工期为150天，工期较紧，工作安排必须合理、紧凑，方能满足工期要求。
通过本工法的运用，阻尼器安装及实施的效果良好，整体性较好，在过程哦共达到设计要求，得到监理单位和设计单位的一致认可。
2主要施工操作要点2.1上预埋件安装1）现场放线：模板安装完毕，具备埋件安装条件。
根据图纸和现场定位轴线进行放线，用墨斗在模板上弹出埋件定位轴线、位置控制线。
2）安装：垂直运输设备可采用塔吊或汽车吊一次吊装到阻尼器埋件对应位置的底模上，微小的位置偏差可以通过人工用撬棍缓移。
埋件就位后，根据现场实际情况，可采用相应有效措施进行固定，固定一定要足够牢固，防止在绑梁配筋时阻尼器会移动。
剪切型金属阻尼器在某高层项目中的应用
2022年第8期（总第416期）工程设计金属阻尼器因具有屈服强度低、改善结构侧向刚度分布等优点，在高层建筑工程设计中得到了广泛应用。
剪切型金属阻尼器作为常用的应用结构，通过整理剪切型金属阻尼器应用时需注意的内容，对于提升结构抗震性与稳固性有着积极作用。
1剪切型金属阻尼器技术分析从实际应用情况来看，剪切型金属阻尼器技术在应用中具有以下优势：①剪切型金属阻尼器的初始刚度相对较高，能够在出现小震情况时进入屈服状态，从而具有了良好的耗能效果，在使用中能够为上部结构提供一定的应用刚度，而且也可以为整个结构提供相应的阻尼比；②此类结构的单体厚度较小，将其放置在隔墙当中并不会干扰到建筑结构的整体功能；③剪切型金属阻尼器在施工时可以采用后安装的方法进行作业，并不会对工程整体的施工进度产生过多影响。
同时，剪切型金属阻尼器在使用中也具有以下不足：剪切型金属阻尼器在使用中会对隔墙结构产生相应影响，在使用中会由于墙体与阻尼器间隔过近导致一些裂缝问题，影响到整个施工结构的稳定性。
2工程项目概述某高层项目总建筑面积约39万m 2，由两栋塔楼及裙房组成。
其中塔楼A 结构高度为179m(41层），塔楼B 结构高度为89m(20层）。
两栋塔楼及东部裙房均属超限高层，尤其是东部裙房，为平面和竖向均特别不规则的超限高层。
本工程建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度（0.1g)，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅳ类。
塔楼B 为钢筋混凝土框架－核心筒结构体系，核心筒底部加强区最大墙厚为550mm ，并随楼层高度的增加而逐步减小为350mm 。
该结构存在楼层最大位移比大于1.2和两层楼板有限宽度小于该层典型宽度50%等超限情况，为提升建筑结构整体的抗震性能，选用剪切型金属阻尼器进行施工，以提高整体结构的稳固性。
3剪切型金属阻尼器的应用要点3.1技术参数优化参考该项目工程的应用特点，在应用时引入剪切型金属阻尼器进行施工，用来制作金属阻尼器的钢板力学参数如下：①钢板屈服强度为235MPa ，满足≥225MPa 的设计要求；②钢板极限强度为328MPa ，满足≥300MPa 的设计要求；③钢板延伸率为44%，满足≥40%的设计要求。
剪切金属软钢阻尼器设计与试验研究
阻尼器，进行水平滞回试验，研究其水平滞回性能、疲劳性能和耗能性能。研究表明，剪切金属软钢阻尼器具有稳定的水平滞回性
能、良好的疲劳性能和较好的耗能性能。
关键词：剪切金属阻尼器，滞回曲线，等效阻尼比
中图分类号：ＴＵ３５２．１
文献标识码：Ａ
０ 引言
地震发生给人类社会带来了巨大的灾难，尤其是近期全球地 震活动比较频繁，在中国先后发生了汶川、玉树较大级别的地震， 小震更是多 次 发 生。在 此 背 景 下，中 国 也 提 高 了 地 区 的 抗 震 级 别，这给建筑的抗 震、减 震 设 计 带 来 了 挑 战，也 带 来 机 遇。 然 而， 在提高抗震等级的同时，工程设计人员将面临在建建筑的抗震加 固，一般工程设计 人 员 震 措 施，
试验采用的加载设备如图 ３所示，为长春机械科学研究院有
收稿日期：２０１８０７０７ 作者简介：徐瑞祥（１９８２），男，高级工程师； 张亚军（１９９０），女，助理工程师； 李 炯（１９８４），男，工程师
２）位移型阻尼器技术，代表产品是屈曲约束支撑，优点：屈曲
约束支撑的刚度和屈服力都比较大，应用在框架结构中可以明显
降低结构的层间 位 移 角，小 震 一 般 按 弹 性 设 计，产 品 在 中 大 震 下 进入屈服状态耗 能。缺 点：屈 曲 约 束 支 撑 布 置 方 式 为 斜 向 布 置， 给建筑隔墙的砌筑带来较大困难，住宅结构，影响更加明显。
１所示。腹板为阻尼器主要受剪切力的部件，当阻尼器承受大的 水平载荷时，腹板 将 沿 宽 度 方 向 发 生 剪 切 变 形，腹 板 应 力 不 超 过 钢材的屈服应力阶段变形为弹性变形，超过屈服应力后将发生塑 性变形，两侧翼缘 板 同 时 发 生 弯 曲 变 形，利 用 钢 材 的 弯 曲 实 习 耗 能。为了保证腹板沿其宽度方向有较大的水平变位能力和足够 的稳定性，翼缘板 与 腹 板 焊 接 到 一 起，用 翼 缘 板 的 刚 度 约 束 腹 板 的扭转。
剪切型金属抗震阻尼器在学校建筑中的使用
剪切型金属抗震阻尼器在学校建筑中的使用摘要：采用剪切型金属抗震阻尼器对山东某幼儿园框架结构进行优化，采用PKPM软件计算分析结构各性能指标，与原结构方案在层间位移角、基底剪力和工程量方面进行了对比分析，结果表明在结构性能指标没有明显变化的情况下，剪切型金属抗震阻尼器方案减少了工程量，降低了结构的造价。
关键词：剪切型金属抗震阻尼器；消能减震；经济优化；PKPM0 引言剪切型金属抗震阻尼器的工作原理是利用阻尼器芯板平面内产生剪切变形进入屈服以达到消能减震的目的。
该类产品应用多，技术成熟，产品的滞回曲线稳定、疲劳性能好、变形能力强、维护方便，价格相对较低，是较为常用和理想的耗能减震产品，已经被广泛应用于结构抗震减震设计。
将剪切型金属抗震阻尼器应用到框架结构上，可增加框架结构的抗侧刚度，同时通过其滞回耗能的能力，有效的消耗地震能量，降低原有结构的地震反应。
从而对原结构的构件截面进行优化，有效的降低工程造价。
1方案说明本项目位于山东省临沂市，抗震设防烈度8（0.3g）度，设防地震分组为第二组，场地土类别属II类（Tg=0.40s）。
本项目地上三层，采用框架结构，主屋面高度10.80m。
高烈度地区学校建筑（框架结构）具有以下一些典型特点：a、地震设防烈度高，地震作用大（8度0.30g），如果用常规做法梁柱截面只能做的很大才能满足规范的要求，这是结构设计的主要难点所在；b、主体结构采用框架结构，具有刚度弱，楼层位移大，抗侧和抗扭刚度较弱，常规做法只能将结构外围梁柱截面做的较大才能满足规范的要求，对建筑使用功能影响较大；c、构件配筋较大，施工难度大；d、采用减震技术相比常规结构有一定的经济技术优势，可显著优化结构构件尺寸和配筋，降低主体结构造价，方便施工；e、政策要求必须使用减震技术。
根据上述特点，剪切型金属抗震阻尼器比较适合于本项目，这种类型的阻尼器体积小，连接形式多种，耗能能力强，既可提供刚度也可在小震下提供附加阻尼比，符合本工程的特点，此类阻尼器也属于阻尼器产品中较为成熟和价格较低的类型，综合来看对本工程来说性价比较高。
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编号
本科生毕业设计（论文）
题械工程及自动化专业
二〇一五年六月
设计总说明
在人类的生存与发展中，地震和暴风等自然灾害是不可避免的，它们严重威胁着人类的生活，因此人们对地震与风灾害的抵御与防护自古就有. 近几年来，对人们的经济、生命产生巨大伤害的地震在世界各地频繁发生. 而大量事实表明，地震中产生损失的主要因素是建筑物的倒塌，因此提高建筑物结构的抗震能力成为如今减少地震损失的首要方向. 随着科学技术的不断推进，抗震防风的技术也逐渐提高，在建筑物中加入减震耗能装置起到了至关重要的作用，使建筑物结构的强度、刚度、延性也有了非常明显的提高. 如今，结构的抗震耗能装置发展已比较成熟，现在，人们在通过调整或改变结构的震动反应以及动力参数途径，已达到进一步的提高建筑物在自然灾害中的完整性，有效的保护人们的生命安全. 在减震装置阻尼器的研究与操作方面，国外已具有很先进的技术，在航天、桥梁、房屋等方面都取得了成功的应用. 而如今我国为了加强建筑物结构的稳定性，也逐步的加强阻尼器研究与开发.
通过此次课题研究可以表明剪切型金属阻尼器具有良好的耗能减震功能，可以满足提高建筑物抗震能力的要求. 并且对于改变结构以及腹板、翼缘尺寸的阻尼器其耗能特性的变化还是比较明显的，因此，在实际工业建筑应用时，应考虑多方面因素以使用最为恰当的阻尼器。
关键词：金属阻尼器；Ansys有限元分析；耗能减震；屈曲分析
Design General Information
With the survival and development of human, earthquake, storm and other natural disasters are inevitable, and they are serious threats to human life. So people resist earthquake and wind damage since ancient times. In recent years, the earthquakes happened more frequently around the world, which caused huge damage to people's lives and property. The fact is that the main reason for losses is the building collapsed in the earthquake, and therefore to improve the seismic capacity of the building structure to reduce earthquake losses now becomes the primary direction. With the continuous advance of science and technology, seismic wind technology is gradually improving. Adding damping energy consuming device in the building plays a vital role in making the building structure strength, stiffness, ductility. Today, the development of seismic energy dissipation device structure is more mature, people in shock reaction by adjusting or changing the way the structure and dynamic parameters has reached further improve in the integrity of the building in natural disasters and effective protection from people's lives in the shock absorber damper research and operational aspects, which have very advanced technology, aerospace, bridges, houses, etc. and have made a successful application. But today China is also gradually strengthen Damper and development, which will be apply to various areas in order to ensure the stability of the structure.
本文主要的实施方式除对实验数据比较分析外，主要运用了Ansys有限元软件通过建立三维几何模型，进行前处理，包括划分网格，网格优化，添加材料属性，边界条件，以及载荷等进行模态仿真. 并通过分析仿真结果对不同结构的阻尼器进行对比分析，看其耗能特性是否良好，并从结构上做出相应的优化改进. 除此之外，我还利用Ansys软件对不同结构、以及翼缘和腹板尺寸的剪切型金属阻尼器进行滞回性能和屈曲性能两方面的力学特性分析. 通过对仿真结果得到滞回曲线以及相应载荷下的应力应变云图比较、研究，可得出影响阻尼器滞回与屈曲特性的因素，对相应因素进行改变、优化，从而可以优化阻尼器的结构.