低屈服点钢剪切板阻尼器研究现状分析

韩露　邢书美　宋中霜

摘 要：纵观国内外的众多地震，都给我们的生命和财产带来了严重威胁，而低屈服点钢剪切板阻尼器能够在地震中吸收大部分的能量，具有很好的抗震减震性能，本文主要对低屈服点钢剪切板阻尼器在国内外的研究现状进行概述和相应的对比分析，并对其后续的研究工作提出自己的看法。

关键词：低屈服点钢剪切板阻尼器；国内外研究现状；国内外研究现状对比分析

1 引言

研究表明滞变型阻尼器能够利用塑性金属材料的滞变很好的消散作用在建筑物上地震能量，这种类型的阻尼器与其构造尺寸相比有非常大的耗能能力[1]；在目前的研究中，许多学者都利用抗震用低屈服点钢，设计出剪切板阻尼器进行相应的研究。本文主要对低屈服点钢剪切板阻尼器在国内外的研究现状进行分析，并对其后续的研究工作提出自己的看法。

2 国外的研究现状

Nakashima[2]在对由LYP100制作的6个低屈服点钢剪切板阻尼器进行了试验研究，其中3个试件进行单调加载，3个进行低周往复循环加载，结果表明：该阻尼器具有良好的耗能能力，其耗能能力是其他相同线弹性、完全塑性系统的1.5～2倍。Kiyoshi Tanaka[3]对核心板采用LYP100、上下左右翼缘板采用SM490A的剪切板阻尼器进行了相应的试验研究，研究表明：核心板的宽厚比越大，其面外屈曲变形也越大，并且这种面外变形的显著程度随着宽厚比的变小而有所降低。为了充分发挥低屈服点钢的塑性变形能力，避免核心板板角处应力集中产生的过早破坏，学者ZHANG Chaofeng[4]对阻尼器核心板进行了不同方式（中部变薄、开槽削弱、开孔削弱）的削弱，研究表明：开孔削弱对阻尼器的延性影响非常小，但是却造成了阻尼器滞回曲线的捏缩；另外两种削弱方式提高了阻尼器的延性，虽然滞回曲线没有未削弱的饱满，但是差别不大，表现出了很好的性能。

3 国内的研究现状

李玉顺、刘瑞[5]等对一栋实际的三层钢框架进行了拟动力试验，研究表明：在整个加载过程中，框架柱和间柱一直处于弹性状态，而安装在结构上的剪切板阻尼器发生了很大的塑性变形，结构的位移反应明显降低。肖鹏[6]等对剪力作用下无肋矩形板的稳定性进行了理论推导，得出了不同边界条件下的剪切屈曲系数kcr；对剪力作用下的有肋矩形板的稳定性也进行了理论推导，得到了矩形板在不同形状系数下的最小肋板刚度比。学者陈之毅[7]等对反复荷载作用下的剪切板阻尼器的抗剪极限强度进行了分析，提出了一种考虑左右侧翼缘板抗弯承载力的抗剪极限承载力计算公式，并通过Abuqus有限元程序分析表明当侧翼缘板承担的剪力占总抗剪承载力的13%～28%时，其不仅有约束核心板边界的作用，而且还通过抗弯承担了部分剪力。林坚湘[8]等对剪切板阻尼器的理论公式进行了推导，主要包括平面内剪切屈服力和屈服位移、腹板的剪切屈曲临界应力、腹板发生屈曲的临界高厚比公式；并且该学者还对自行设计的七种剪切板阻尼器进行了有限分析和试验研究，重点考察了侧翼缘板厚度、核心板的形状系数对阻尼器耗能性能的影响。

4 国内外研究现状分析

通过以上低屈服点钢剪切板阻尼器国内外研究现状的概述，我们可以看出相应的研究主要集中在以下几个方面：（1） 保持剪切板阻尼器核心板的强度和高度一定，改变核心板的厚度，探讨核心板的高厚比对阻尼器耗能性能的影响；（2） 保持阻尼器核心板厚度一定，改变核心钢板的强度等级，研究不同等级低屈服点钢对阻尼器性能的影响；（3） 保持阻尼器核心板厚度、强度一定，在核心板上设置一定构造形式的加劲肋，研究加劲肋的设置方式和设置数目对其性能的影响；（4） 对剪切板阻尼器在往复循环加载过程中的试验结果进行相应的理论分析，并对核心板的面外屈曲、应变强化以及阻尼器的耗能评价指标进行了详细的比较分析；

但是这些试验和理论研究仅限于国外，国内的一些学者仅对低屈服点钢剪切板阻尼器进行了相应的理论和有限元分析比较，并没有利用国产低屈服点钢设计制作不同形式的阻尼器，进行相应的试验研究，所以目前对国内的研究还处于起步阶段，需要设计制作大量的阻尼器进行性能试验研究，分析总结以便更好地应用于工程实践。在目前的研究中还缺乏对安装有剪切板阻尼器钢框架的抗震性能研究，需要切实考查阻尼器在实际结构中的性能；除此之外，对其滞回模型的研究还处于起步阶段，需要结合各项同性强化、随动强化准则以及能够反映低屈服点钢材料包辛格效应的RO模型来综合考虑。

参考文献

[1] 欧进萍. 结构振动控制-主动、半主动和智能控制[M]. 北京： 科学出版社， 2003.

[2] Masayoshi Nakashima. Strain-Hardening Behavior of Shear Panels Made of Low-Yield Steel ： I- Test[J]. Journal of structural engineering， 1995： 1742-1749.

[3] Kiyoshi Tanaka. Study on energy absorbing performance of seismic control shear panel damper using low-yield-point steel under static loading[J]. Journal of Structure and Construction Engineering， 1998， 509（2）： 159-166. （in Japanese）.

[4] ZHANG Chaofeng， SHI Jinfeng. Development of high deformation capacity low yield strength steel shear panel damper[J]. Journal of Construction Steel Research， 2012， 75（2）： 116-130.

[5] 李玉顺， 沈世钊. 钢框架结构软钢阻尼器振动控制的试验及理论研究[J]. 建筑结构学报， 2004， 25（2）： 1-7.

[6] 肖鹏. 低屈服点剪切耗能板滞回性能研究[D]. 上海： 同济大学学位论文，2005.

[7] 陈之毅， 葛汉彬. 反复荷载作用下剪切板阻尼器的抗剪极限强度[J]. 沈阳工业大学学报， 2011， 33（2）： 219-225.

[8] 林坚湘. 高性能剪切板阻尼器模拟分析和试验研究[D]. 武汉： 华中科技大学学位论文， 2011.