• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

基于颗粒阻尼器的多鼓型古柱抗震性能研究

周占学 于爽 郭帅 黄晓峥 周小龙

周占学,于爽,郭帅,黄晓峥,周小龙,2022. 基于颗粒阻尼器的多鼓型古柱抗震性能研究. 震灾防御技术,17(2):392−400. doi:10.11899/zzfy20220219. doi: 10.11899/zzfy20220219
引用本文: 周占学,于爽,郭帅,黄晓峥,周小龙,2022. 基于颗粒阻尼器的多鼓型古柱抗震性能研究. 震灾防御技术,17(2):392−400. doi:10.11899/zzfy20220219. doi: 10.11899/zzfy20220219
Zhou Zhanxue, Yu Shuang, Guo Shuai, Huang Xiaozheng, Zhou Xiaolong. Research on Seismic Performance of Multi-drum Ancient Columns Based on Particle Dampers[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2022, 17(2): 392-400. doi: 10.11899/zzfy20220219
Citation: Zhou Zhanxue, Yu Shuang, Guo Shuai, Huang Xiaozheng, Zhou Xiaolong. Research on Seismic Performance of Multi-drum Ancient Columns Based on Particle Dampers[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2022, 17(2): 392-400. doi: 10.11899/zzfy20220219

基于颗粒阻尼器的多鼓型古柱抗震性能研究

doi: 10.11899/zzfy20220219
基金项目: 住房和城乡建设部项目(2016-K5-007);河北省高等学校青年拔尖人才计划(BJ2020010);校研究生创新基金(XY2021170);张家口科技局项目(2121042D)
详细信息
    作者简介:

    周占学,男,生于1973年。教授。主要从事结构抗震与振动控制方面的研究。E-mail:zhanxuez@163.com

Research on Seismic Performance of Multi-drum Ancient Columns Based on Particle Dampers

  • 摘要: 为保护地震作用下历史遗迹帕特农神庙多鼓石柱,提出将破损的石鼓替换为填充颗粒的空鼓,以减轻多鼓石柱动力响应。本文基于PFC3D与FLAC3D软件,实现了离散-有限耦合作用,模拟了附有颗粒阻尼器帕特农神庙多鼓型石柱,研究了颗粒阻尼器对帕特农神庙石柱的减震效果,并分析地震强度、频率、阻尼器位置等因素对减震效果的影响。研究结果表明,将颗粒阻尼器替换破损的空鼓,PFC3D与FLAC3D耦合计算结果与试验结果基本一致,减震效果显著,说明耦合分析方法研究颗粒阻尼器抗震性能具有较高的可靠性;地震强度不同时,分层颗粒阻尼器仍可较好地耗散能量;颗粒阻尼器对结构的减震性能受激励频率的影响显著,频率越高,减震效果越好;颗粒阻尼器布置在古柱中上部减震效果优于布置在古柱下部。
  • 图  1  附着于FLAC3D模型元素上的1个wall单元

    Figure  1.  A wall element attached to the elements of the FLAC3D model

    图  2  帕特农神庙及古柱模型

    Figure  2.  Temple of Parthenon and model of Stone Column

    图  3  Kalamata地震波

    Figure  3.  Kalamata wave

    图  4  仿真分析与试验结果对比

    Figure  4.  Comparison between simulation analysis and experimental results

    图  5  顶鼓滞回曲线

    Figure  5.  Bulging hysteretic curve

    图  6  傅里叶幅值谱

    Figure  6.  Fourier amplitude spectrum

    图  7  不同地震波作用下的损耗能量分布

    Figure  7.  Energy loss distribution under different seismic waves

    图  8  模型各层结构加速度响应

    Figure  8.  Acceleration response of each layer of the model

    图  9  模型各层结构位移响应

    Figure  9.  Displacement response of each layer of the model

    图  10  A、B柱(单位:毫米)

    Figure  10.  Ancient pillars A and B(Unit:mm)

    图  11  A柱各层峰值加速度和峰值位移响应曲线

    Figure  11.  Response curve of peak acceleration and peak displacement of each layer of column A

    图  12  B柱各层峰值加速度和峰值位移响应曲线

    Figure  12.  Response curve of peak acceleration and peak displacement of each layer of column B

    表  1  不同地震强度下结构顶鼓加速度和位移响应

    Table  1.   Acceleration and displacement response of the structure with different earthquake intensity

    地震波
    类型
    加速度
    幅值/g
    阻尼器
    位置
    加速度
    峰值/$ \mathit{g} $
    加速度
    均方根/$ \mathit{g} $
    位移峰值/
    mm
    位移均
    方根/mm
    无阻尼器
    加速度均方根/$ \mathit{g} $
    无阻尼器位移
    均方根/mm
    加速度均方根
    减震率/%
    位移均方根
    减震率/%
    Kalamata19860.245顶鼓1.044 490.212 7613.526 01.9260.264 422.889 013.933.3
    0.200顶鼓0.694 800.100 407.717 21.7180.166 302.583 939.631.0
    0.100顶鼓0.458 660.084 555.885 00.9420.114 541.318 826.228.5
    0.050顶鼓0.250 910.047 463.451 00.0930.064 070.126 225.925.8
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    表  2  不同激励频率下结构顶鼓加速度和位移响应

    Table  2.   Acceleration and displacement responses of the structure with different excitation frequencies

    地震波
    类型
    加速度
    幅值/g
    阻尼器
    位置
    加速度
    峰值/$ \mathit{g} $
    加速度
    均方根/$ \mathit{g} $
    位移峰值/
    mm
    位移均
    方根/mm
    无阻尼器加速度
    均方根/$ \mathit{g} $
    无阻尼器位移
    均方根/mm
    加速度均方根
    减震率/%
    位移均方根
    减震率/%
    宁河波0.2顶鼓0.589 50.089 97.100 81.621 00.119 32.133 024.624.0
    Kobe波0.2顶鼓0.621 30.094 67.487 81.513 70.146 82.300 835.534.2
    Kalamata波0.2顶鼓0.694 80.100 47.717 21.718 20.166 32.583 939.631.0
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  • 收稿日期:  2021-11-05
  • 刊出日期:  2022-06-30

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