自复位黏滞阻尼器的构造设计与抗震韧性提升

为提高建筑结构抗震韧性，提出了一种将环簧阻尼器和黏滞阻尼器并联的自复位黏滞阻尼器构造，分析其工作原理，在元件和构件层次分别进行了静力和动力试验研究。试验结果表明：自复位黏滞阻尼器构造合理，在不同振动频率下表现出良好的自复位能力与无损伤耗能能力。采用基于性能的塑性设计方法，设计了屈曲约束支撑钢框架、自复位环簧支撑钢框架和自复位黏滞阻尼支撑钢框架，对比分析不同结构体系的地震响应。分析结果表明：基于性能的塑性设计方法可以实现自复位黏滞阻尼支撑钢框架的性能目标；在一致的性能目标下，自复位黏滞阻尼支撑钢框架相比自复位环簧支撑钢框架具有更低的承载力需求，降低了结构用钢量，同时降低了楼层加速度响应，减少非结构构件损失；相比屈曲约束支撑钢框架，具有与之相当的消能减震效果，同时能够有效地控制结构残余变形，进而提高结构的抗震韧性。     

某裙房结构大跨度空间改造与减震设计

以某酒店裙房框架结构大跨度空间改造为研究对象,为保证大跨度空间改造后满足结构抗震要求,采用黏滞阻尼器和防屈曲支撑的混合减震控制方案对该裙房框架结构进行减震控制研究,分析了减震框架结构的动力响应和阻尼装置的耗能性能。研究结果表明:混合减震控制方法能有效提高裙房大跨度空间结构的抗震性能,多遇和罕遇地震作用下的减震效果分别达到27.51%和46.52%;黏滞阻尼器在多遇和罕遇地震作用下均发挥了良好的耗能性能;防屈曲支撑在多遇地震作用下作为钢支撑为结构提供刚度,但在罕遇地震作用下亦发挥了良好的耗能性能,表明所提减震控制方案可对结构同时附加刚度和阻尼。本文研究成果可为类似结构大跨度空间改造提供参考。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器联合在某医院业务用房减震效果的应用研究

主要针对屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合在框架结构中的应用做了深入研究,介绍了屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合减震结构的设计分析方法,对比分析了纯框架、屈曲约束支撑(BRB)+框架结构、黏滞阻尼器+BRB+框架结构在多遇地震作用下的地震响应;并对比分析了纯框架、黏滞阻尼器+BRB+框架结构在罕遇地震下的地震响应,分析了联合减震结构的屈服机制。结果表明,采用屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合的减震结构减震效果显著,研究结果为该医院业务用房减震设计的可行性给出了理论依据。     

上海张江科学会堂结构选型及设计

上海张江科学会堂建筑形体复杂,且具有多项抗震不规则项、超长钢结构、质心偏置、大跨度转换等结构特点.主体结构采用钢框架-屈曲约束支撑结构体系,并同时采用黏滞阻尼器减震系统,采用速度型阻尼器与位移型阻尼器相结合的混合减震技术,充分发挥了两种不同类型阻尼器的优点.文章重点介绍了结构体系选型考虑因素和结构布置,以及结构设计过程中的关键技术问题分析,包括考虑黏滞阻尼器影响的扭转位移比分析、混合耗能减震分析、大跨度施工模拟分析.     

罕遇地震作用下某超高层框架-核心筒结构混合减震控制研究

针对某293.2m超高层框架-核心筒结构,建立了PERFORM-3D三维弹塑性有限元分析模型,在罕遇地震作用下进行了弹塑性动力时程分析,对比了原结构和混合减震控制结构的层间位移角、基底剪力和结构性能水准,分析了消能构件的滞回耗能特性。结果表明:所建的有限元模型有较高的准确性;混合减震控制结构层间位移角计算结果均1/100,满足规范要求;防屈曲支撑(BRB)和黏滞阻尼器(FVD)均充分发挥了耗能特性;肘节式安装形式黏滞阻尼器具有放大黏滞阻尼器输出位移的特性;罕遇地震作用下,大量梁发生弯曲屈服,剪力墙和框架柱均处于弹性状态。     

北京某既有公共建筑的消能减震设计

在北京某公共建筑的改造加固设计中,采用设置黏滞阻尼器及屈曲耗能支撑的消能减震设计以使结构满足现行抗震设防要求。运用盈建科结构软件(YJK)进行无控结构的振型分解反应谱法下的计算分析,以此得出的结构动力特性为基础,初步确定消能减震方案。运用SAUSAGE结构分析软件对附加黏滞阻尼器和屈曲耗能支撑的结构进行小震及大震下的时程分析及结构损伤评定,确定了消能减震结构的附加阻尼比,论证了黏滞阻尼器和屈曲约束支撑布置的有效性及结构抗震安全性。     

混合防屈曲支撑框架

在建筑规范中,可以在大地震水平作用下根据严格的性能目标(如生命安全)来设计结构体系。然而,并不能完全确定小地震水平作用下的建筑性能。最佳的结构抗震性能设计应考虑系统的稳定性、延性及耗能能力的影响。介绍一种称为混合防屈曲支撑框架(BRBF)的新型钢结构体系。"混合"指在支撑核心使用不同钢材料如低碳钢(A36)、高性能钢(HPS)和低屈服强度钢(LYP)的混合防屈曲支撑框架。对各种防屈曲支撑框架模型进行非线性静力Pushover分析和非线性增量动力分析,从而比较标准防屈曲支撑框架和混合防屈曲支撑框架体系的抗震性能。在损害程度方面,混合防屈曲支撑框架明显优于标准的防屈曲支撑框架,如能显著降低在标准防屈曲支撑框架中存在的残余位移。     

湖北省科技馆混合减震巨型结构动力弹塑性时程分析

湖北省科技馆采用巨型钢框架-支撑结构体系,存在尺寸突变、扭转不规则、楼板不连续等不规则项,属于超限结构.为改善结构抗震性能,采取混合减震措施,在结构内布置屈曲约束支撑和防屈曲耗能钢板墙2种消能减震器.采用ABAQUS软件对结构进行施工模拟分析及动力弹塑性时程分析,研究罕遇地震作用下屈曲约束支撑和防屈曲耗能钢板墙混合减震效果,并给出定量评估,包括结构位移响应、构件损伤、能量耗散分布等.分析结果表明:2种消能减震器布置于结构薄弱位置,在提供结构刚度的同时,罕遇地震作用下作为结构第一道抗震防线,防屈曲耗能钢板墙产生良好的屈服塑性变形,屈曲约束支撑滞回耗能显著,有效保护了主体结构.     

昆明某超高层公寓建筑钢结构减震设计

某超高层建筑结构高度为299.8m,位于8度地震高烈度区,采用钢框架-钢支撑筒体系。介绍了该高层建筑的减震结构体系、地基基础和钢柱脚节点设计。为改善结构的抗震性能,采用了防屈曲支撑和钢连梁作为耗能构件。采用了PERFORM-3D软件分别对减震模型和非减震模型进行了罕遇地震下弹塑性时程分析。结果表明,防屈曲支撑既起到了耗能作用,又维持了支撑筒内各支撑框架的刚度(相对于普通支撑),有利于发挥钢连梁的耗能作用;罕遇地震下消能构件耗散了大量能量,减轻了主体结构的损伤,达到了预期的抗震性能设计目标。     

摇摆减震框架结构抗震性能试验研究

摇摆防屈曲支撑-框架新型结构体系是通过将防屈曲支撑框架柱端与基础断开并在柱脚设置耗能阻尼器,以放松支撑框架柱端与基础之间的受拉约束,在强烈地震中允许支撑框架柱端抬起,产生结构摇摆。通过对一榀固接防屈曲支撑-钢筋混凝土框架与两榀摇摆防屈曲支撑-钢筋混凝土框架进行拟静力试验对比研究,得到:摇摆防屈曲支撑结构滞回曲线饱满,耗能能力良好;层间位移角达到1/150时,摇摆柱脚抬起,基底剪力减小,柱脚裂缝数量减少,变形能力增强;摇摆防屈曲支撑结构具有防屈曲支撑、耗能阻尼器、框架梁、柱等多道抗震防线,整体抗震性能好。     

厦门新机场结构耗能减震设计研究

结合厦门新机场航站楼指廊工程,研究在复杂框架结构中,通过采用防屈曲支撑减震设计方案来满足结构的抗震性能目标的方法。介绍了本工程的结构体系特点、采用防屈曲支撑的必要性以及防屈曲支撑框架的设计方法。防屈曲支撑框架结构的设计包括构件设计和防屈曲支撑框架结构整体抗震性能分析两大部分内容。作为消能减震构件,防屈曲支撑既能在弹性阶段为主体结构提供抗侧刚度,又能在中震、大震阶段通过自身的滞回耗能为主体结构提供附加阻尼比,减小地震能量。从小震、中震和大震三个阶段,深入分析了防屈曲支撑框架的抗震性能,验证了防屈曲支撑在复杂框架结构中良好的减震效果。     

双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系的抗震性能分析

为了提高结构的抗震性能,提出了一种双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系,即在摇摆桁架和钢框架连接处安装黏滞阻尼器,并在桁架底部设置自复位支撑(SCED)。建立了该系统的数值模型,并与摇摆桁架-钢框架对比分析,以研究其在地震下的抗震性能。结果表明:黏滞阻尼器在地震作用下充分发挥耗能能力,自复位支撑在地震作用下的残余应变基本为零,并能为结构提供足够的自复位能力,结构的抗震性能得到了很大提高。     

厦门新机场结构耗能减震设计研究北大核心CSCD

结合厦门新机场航站楼指廊工程,研究在复杂框架结构中,通过采用防屈曲支撑减震设计方案来满足结构的抗震性能目标的方法。介绍了本工程的结构体系特点、采用防屈曲支撑的必要性以及防屈曲支撑框架的设计方法。防屈曲支撑框架结构的设计包括构件设计和防屈曲支撑框架结构整体抗震性能分析两大部分内容。作为消能减震构件,防屈曲支撑既能在弹性阶段为主体结构提供抗侧刚度,又能在中震、大震阶段通过自身的滞回耗能为主体结构提供附加阻尼比,减小地震能量。从小震、中震和大震三个阶段,深入分析了防屈曲支撑框架的抗震性能,验证了防屈曲支撑在复杂框架结构中良好的减震效果。     

防屈曲支撑钢框架结构耗能性能分析

指出耗能支撑是钢结构及钢筋混凝土结构的重要组成部分,防屈曲支撑作为一种新的耗能支撑,在国内外研究和工程应用中日趋增多,通过SAP2000有限元软件对设有防屈曲支撑的多层钢框架进行了耗能减震性能分析,结果表明：防屈曲支撑具有良好的耗能减震性能,是结构抗震设计的一种新方案。     

减震技术在高烈度地区体育馆中的应用分析

随着社会的发展,目前很多大型综合场馆为了满足不同建筑使用功能,往往设计成大跨度,大开间的复杂结构体系,因此整体抗震性能大打折扣,尤其在高烈度地区。为了满足当前建筑结构的抗震需求,主体结构需引进抗震减震措施,以降低地震对建筑的破坏作用并保证结构在地震作用下的安全性。通过对位于高烈度区海口体育馆看台结构部分传统抗震框架—剪力墙结构体系与减震方案框架—屈曲约束支撑以及黏滞阻尼墙结构体系在多遇地震,设防地震以及罕遇地震作用下各抗震指标的对比分析,表明屈曲约束支撑以及黏滞阻尼墙在不同地震作用下,耗能充分减震效果明显,有效减小了主体结构构件的损伤,体现了良好的耗能机制,为消能减震技术应用于大型体育馆工程提供了参考。     

BRB+VD消能减震结构体系分析研究

介绍了屈曲约束支撑(BRB)+黏滞阻尼器(VD)结构体系的减震原理,研究了体系的周期合理限值、体系的层间位移角限值,并提出BRB的逐步布置方法。以一实际工程为例,阐述了BRB+VD体系的实现过程,对比了BRB+VD,BRB,VD三种结构体系的减震效果,验证了BRB+VD结构体系的优越性。结果表明,提出的逐步布置方法能有效布置BRB,布置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器的BRB+VD结构体系能明显提高结构的抗震性能,是高烈度地区复杂框架的合理消能体系。     

防屈曲单斜支撑加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

防屈曲支撑是一种耗能性能良好、减震效果显著的新型支撑。分别对1榀加设防屈曲单斜支撑的钢筋混凝土框架和1榀未设置防屈曲支撑的钢筋混凝土框架进行拟静力试验研究,对两榀框架试件的破坏过程、破坏机理、荷载-侧移滞回曲线、骨架曲线、层间刚度、耗能和等效黏滞阻尼比等试验结果进行分析与比较,考察防屈曲单斜支撑对钢筋混凝土框架抗震性能的改善效果。研究结果表明:防屈曲支撑能有效提高钢筋混凝土框架抗震性能,加设防屈曲支撑的钢筋混凝土框架结构刚度、承载能力、耗能和阻尼比均显著增大,具有良好的抗震性能。     

剪切型防屈曲钢板阻尼器的滞回性能试验研究

剪切型钢板阻尼器广泛应用于建筑结构的抗震设计中,但现有的钢剪切板阻尼器腹板易发生平面外屈曲,从而引起耗能腹板的疲劳破坏。为此,提出了剪切型防屈曲钢板阻尼器,是在传统的钢板阻尼器的基础上,在腹板的两侧增加了约束板和固定板,约束板用于防止耗能腹板的屈曲变形,固定板为约束板提供支撑。为研究剪切型防屈曲钢板阻尼器的滞回性能,设计了3个试件并对其进行了拟静力试验。试验结果表明：剪切型防屈曲钢板阻尼器可以有效抑制耗能腹板平面外屈曲,与传统钢板阻尼器相比,具有较强的耗能能力;约束板合理的形状对剪切型防屈曲钢板阻尼器性能有较大影响。采用数值模拟方法对剪切型防屈曲钢板阻尼器进行参数分析,研究了宽厚比对阻尼器滞回性能的影响。结果表明腹板宽厚比取值过大或过小时,承载力和耗能性能降低,但等效黏滞阻尼系数增大。     

剪切型防屈曲钢板阻尼器的滞回性能试验研究

剪切型钢板阻尼器广泛应用于建筑结构的抗震设计中,但现有的钢剪切板阻尼器腹板易发生平面外屈曲,从而引起耗能腹板的疲劳破坏。为此,提出了剪切型防屈曲钢板阻尼器,是在传统的钢板阻尼器的基础上,在腹板的两侧增加了约束板和固定板,约束板用于防止耗能腹板的屈曲变形,固定板为约束板提供支撑。为研究剪切型防屈曲钢板阻尼器的滞回性能,设计了3个试件并对其进行了拟静力试验。试验结果表明:剪切型防屈曲钢板阻尼器可以有效抑制耗能腹板平面外屈曲,与传统钢板阻尼器相比,具有较强的耗能能力;约束板合理的形状对剪切型防屈曲钢板阻尼器性能有较大影响。采用数值模拟方法对剪切型防屈曲钢板阻尼器进行参数分析,研究了宽厚比对阻尼器滞回性能的影响。结果表明腹板宽厚比取值过大或过小时,承载力和耗能性能降低,但等效黏滞阻尼系数增大。     

某大型商业中心消能减震设计

某大型商业中心抗震设防烈度为8度,结构体系为方钢管混凝土柱+钢框架梁,采用黏滞阻尼器进行消能减震。主要阐述了该大型商业综合体消能减震设计的阻尼器布置、有效附加阻尼比计算、小震弹性时程分析和减震率分析、大震弹塑性分析及加强措施。结果表明,结构各项指标均能满足现行规范及规程要求,大震下黏滞阻尼器的减震耗能效果明显,有效保护了主体结构,提高了整体结构的抗震性能。