本发明涉及建筑结构
技术领域：
，尤其是涉及一种消能减震技术中基于位移法的粘滞阻尼墙变形分解方法。
背景技术：
：粘滞阻尼墙是一种性能良好的消能减震部件，可作为墙体安装在结构的上下层间，利用结构层间的相对运动发挥耗能作用，适用于多层、高层和超高层建筑结构的抗震和抗风设计以及加固和震后修复等方面。与其他类型的消能减震装置相比，粘滞阻尼墙具有制作安装方便、耗能量大、可充分利用墙体空间、不影响建筑使用功能等优点。粘滞阻尼墙作为一种消能减震部件，其耗能量的大小与变形密切相关，为有效发挥阻尼墙的耗能效率，阻尼墙应布置在结构相对变形较大的位置。然而粘滞阻尼墙的变形复杂，影响因素较多，阻尼墙的变形规律难以掌握，目前对于粘滞阻尼墙的变形分析没有一种有效的方法。技术实现要素：本发明的目的就是为了解决粘滞阻尼墙复杂变形分析的难题，而提供一种简化、计算准确的基于位移法的粘滞阻尼墙变形分解方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于位移法的粘滞阻尼墙变形分解方法，包括以下步骤：1)从建筑整体结构中分离出单个粘滞阻尼墙结构单元，所述粘滞阻尼墙结构单元由粘滞阻尼墙、与粘滞阻尼墙相邻的4个角点、连接梁段以及上下楼层粘滞阻尼墙部分；2)在分离出来的单个粘滞阻尼墙结构单元中，分别获得角点水平位移引起的变形、角点转动引起的变形、角点竖向位移引起的变形以及粘滞阻尼墙阻尼力反作用引起的梁段局部变形；3)根据实际荷载作用下结构中的梁柱节点变形及阻尼力大小，将步骤2)获取的各变形叠加，获得粘滞阻尼墙的总变形。所述角点水平位移引起的变形具体获得过程为：分别令一个角点发生单位水平位移，其它角点不变，得到每个角点发生单位水平位移所引起的粘滞阻尼墙的变形；所述角点发生单位水平位移所引起的粘滞阻尼墙的变形等于上下楼层梁柱节点的水平位移差。所述角点转动引起的变形具体获得过程为：分别令一个角点发生单位转角转动，其它角点不变，得到每个角点发生单位转角转动所引起的粘滞阻尼墙的变形。所述角点竖向位移引起的变形具体获得过程为：分别令一个角点发生单位竖向位移，其它角点不变，得到每个角点发生单位竖向位移所引起的粘滞阻尼墙的变形。所述粘滞阻尼墙阻尼力反作用引起的梁段局部变形具体获得过程为：本层粘滞阻尼墙产生单位阻尼力分别作用在上、下层梁段，得到所有与本层相关的粘滞阻尼墙阻尼力反作用引起的梁段局部变形。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明将单个粘滞阻尼墙结构单元从整体模型中分离出来时，仅保留与其直接相连的梁柱节点、连接梁段及上下楼层阻尼墙部分，简化了粘滞阻尼墙变形的影响因素，使分解过程更加简单、快速。(2)本发明创新性地将粘滞阻尼墙的变形分解为4个概念清晰的组成部分，使得粘滞阻尼墙的变形本质更易于掌握，分解结果更为精确。附图说明图1为本发明实施例中某10层单跨框架模型简图；图2为本发明单个粘滞阻尼墙结构单元分离示意图；图3为本发明实施例中粘滞阻尼墙变形分解示意图，其中，(a)为角点水平位移引起变形，(b)为角点转角位移引起变形，(c)为角点竖向位移引起变形，(d)为阻尼力反作用引起变形；图4为本发明实施例中角点水平位移引起的粘滞阻尼墙变形示意图；图5为本发明实施例中角点转动位移引起的粘滞阻尼墙变形示意图；图6为本发明实施例中角点竖向位移引起的粘滞阻尼墙变形示意图；图7为本发明实施例中阻尼力反作用引起的粘滞阻尼墙变形示意图；图8为本发明实施例中正弦时程曲线示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本实施例提供一种基于位移法的粘滞阻尼墙变形分解方法，包括以下步骤：1)从建筑整体结构中分离出单个粘滞阻尼墙结构单元，粘滞阻尼墙结构单元由粘滞阻尼墙、与粘滞阻尼墙相邻的4个角点、连接梁段以及上下楼层粘滞阻尼墙部分；2)在分离出来的单个粘滞阻尼墙结构单元中，分别获得角点水平位移引起的变形、角点转动引起的变形、角点竖向位移引起的变形以及粘滞阻尼墙阻尼力反作用引起的梁段局部变形；3)根据实际荷载作用下结构中的梁柱节点变形及阻尼力大小，将步骤2)获取的各变形叠加，获得粘滞阻尼墙的总变形。将上述方法应用于如图1所示的一个10层单跨框架结构中，框架跨度8m，层高3.6m，框架柱截面尺寸为800mm×800mm，框架梁截面尺寸为600mm×300mm。在结构跨中通高布置粘滞阻尼墙，阻尼系数C＝500kN/(m·s-1)0.45，阻尼指数α＝0.45。将单个粘滞阻尼墙结构单元从整体结构中分离出来，仅保留与其直接相连的4个角点(梁柱节点)、连接梁段以及上下楼层粘滞阻尼墙部分，如图2所示，粘滞阻尼墙的变形即为P1、P2两点之间的相对变形差，图中h为角点水平位移，θ为角点转动位移，v为角点竖向位移，F为粘滞阻尼墙阻尼力。可以看到，单个粘滞阻尼墙的变形由4个梁柱节点和连接梁段的变形完全确定。因此，可借鉴结构力学中“位移法”的概念，将粘滞阻尼墙的变形分解为以下4个组成部分，如图3所示：①角点水平位移引起的变形，即梁柱节点水平位移(图中所示hA，hB，hC和hD)引起的变形；②角点转动位移引起的变形，即梁柱节点转角(图中所示θA，θB，θC和θD)引起的变形δθ；③角点竖向位移引起的变形，即端柱轴向变形(图中所示vA，vB，vC和vD)引起的变形δv；④粘滞阻尼墙产生的阻尼力F(图中所示F1，F2，F3和F4)作用到梁上后梁段局部变形引起的变形δF。下面分别研究各部分变形所引起的粘滞阻尼墙变形的大小。定义ΔP1、ΔP2分别为P1点和P2点的水平位移，则粘滞阻尼墙的变形为：δ＝ΔP1-ΔP2除特别说明外，以下的计算结果均以水平向右、竖直向上以及顺时针转动为正方向。(1)角点水平位移引起的变形水平荷载作用下，梁的轴向变形很小可以忽略不计，同一楼层梁柱节点的水平位移相同(hA＝hB＝ΔP1，hC＝hD＝ΔP2)，因此由角点水平位移引起的粘滞阻尼墙的变形等于上下楼层梁柱节点的水平位移差，在结构中体现为上下楼层的层间剪切变形δS(图4)。(2)角点转动位移引起的变形如图5所示，令左上角点发生单位转角转动，可得到该角点发生单位转角转动所引起的粘滞阻尼墙的变形。同理可得到所有4个角点分别发生单位转角所引起的粘滞阻尼墙的变形，如表1所示。表1角点单位转角引起的粘滞阻尼墙变形(3)角点竖向位移引起的变形如图6所示，令左上角点发生单位竖向位移，可得到该角点发生单位竖向位移所引起的粘滞阻尼墙的变形。同理可得到所有4个角点分别发生单位竖向位移所引起的粘滞阻尼墙的变形，如表2所示。表2角点单位竖向位移引起的粘滞阻尼墙变形角点位移粘滞阻尼墙变形(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变形如图7所示，令本层粘滞阻尼墙产生单位阻尼力1kN作用在上层梁段，可得到该阻尼力所引起的粘滞阻尼墙的变形。同理可得到所有与本层相关的粘滞阻尼墙阻尼力所引起的粘滞阻尼墙的变形，如表3所示。表3单位阻尼力反作用引起的变形阻尼力粘滞阻尼墙变形(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以实施例1的结构为例，验证该变形分解方法的正确性。对结构输入正弦时程波(图8)，得到各个角点的变形值和粘滞阻尼墙阻尼力见表4。根据前面的分析结果，可以计算得到各部分变形组成的大小，如表5所示。可以看到，利用变形分解法求得的粘滞阻尼墙变形与实测粘滞阻尼墙变形基本相同，可见变形分解方法的准确性。表4实测梁柱节点变形和粘滞阻尼墙阻尼力表4中，粘滞阻尼墙阻尼力以P1点受力向右为正。表5变形分解法计算粘滞阻尼墙变形与实测变形对比层δSδθδvδF计算变形和实测变形误差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表示角点水平位移引起的粘滞阻尼墙变形，δθ表示角点转动位移引起的粘滞阻尼墙变形，δv表示角点竖向位移引起的粘滞阻尼墙变形，δF表示阻尼力反作用引起的粘滞阻尼墙变形，计算变形和表示以上4部分变形总和。当前第1页1 2 3