BRB消能减震结构设计中附加有效阻尼比计算方法分析研究

依据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)提出的消能减震结构设计中附加有效阻尼比的确定方法,结合实际BRB消能减震结构,采用包络法、时变法及综合法三种取值方法,分别计算BRB的附加有效阻尼比,将计算所得附加有效阻尼比叠加回原结构,对叠加后结构进行弹塑性时程分析,对比其与BRB消能减震结构的响应。结果表明:包络法计算简捷、精度略低,计算结果较安全保守;时变法计算繁复、精度较高,较符合实际;综合法计算繁复程度和精度均介于包络法和时变法之间,此研究可为BRB消能减震结构计算附加有效阻尼比提供参考,亦可作为其他位移及速度型消能减震结构计算附加有效阻尼比的参考。     

多遇地震作用下消能减震结构附加阻尼比计算方法

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》规定,消能减震设计计算中,主体结构基本处于弹性工作阶段时可采用线性分析方法计算,按消能减震结构总阻尼比确定地震影响系数。其中,确定消能器的附加阻尼比是计算地震响应系数的关键。基于此,总结规范方法和减震系数法两种工程中用于消能减震结构附加阻尼比计算的方法,分析两种方法存在的计算困难。由此提出适宜于计算机编程计算的自由振动衰减法,并在2个实际工程中对比这3种方法计算附加阻尼比得到地震响应的准确性。结果表明,自由振动衰减法与规范方法附加阻尼比计算结果吻合,由该阻尼比按线性分析方法计算得到的地震响应与非线性时程分析计算结果误差不大,且计算方法简便,适于工程设计;而减震系数法计算结果偏于保守,将减震系数法用于消能减震结构的计算尚有待进一步研究。     

SAUSAGE软件减震结构附加阻尼比的应用

《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定,消能减震设计计算中,主体结构基本处于弹性工作阶段时可采用线性分析方法计算,按消能减震结构总阻尼比确定地震影响系数。其中,确定消能器的附加阻尼比是计算地震响应系数的关键。考虑到消能器附加阻尼比规范算法各项参数选取的困难,SAUSAGE软件给出了基于非线性时程分析结果的附加阻尼比规范算法,同时,也给出了基于能量的附加阻尼比算法。从实际工程出发,对比了这两种附加阻尼比计算方法的计算结果,并分析了差异原因;同时对比了两种附加阻尼比等效线性分析与非线性分析层间剪力的误差,结果表明,基于能量算法得出的附加阻尼比更符合实际;最后,探讨了地震波选取及附加阻尼比计算时刻对计算结果的影响,给出了一些工程应用的建议。     

基于功率的附加有效阻尼比计算方法研究

消能减震结构附加有效阻尼比计算一般采用基于能量的应变能法。相比能量,功率反映能量的耗散效率,具有瞬时特性,对于速度相关型消能器,风振设计时经常要求计算功率,使用功率计算附加有效阻尼比将更加合理直接。推导了基于功率的附加有效阻尼比计算方法(功率计算方法),比较功率计算方法与应变能法的差异性,通过一个多层与一个超高层工程实例对功率计算方法与应变能法的计算效果进行研究。结果表明,应变能法计算结果较为保守,功率计算方法计算结果更符合实际。建议计算速度相关型消能器附加有效阻尼比时优先采用功率计算方法。     

考虑平-扭耦联效应的消能减震结构振动反应分析

为深入探讨消能减震结构在发生平-扭耦联变形时的振动反应分析方法,对消能减震结构中消能装置附加阻尼比的计算理论和计算方法进行了对比分析,并建立了可以考虑平-扭耦联效应的消能装置附加阻尼比计算方法,即改进变形能比法,并深入研究了消能减震结构发生平-扭耦联变形的动力时程分析方法,如振型叠加法、状态空间解法和直接积分法。选取2个偏心结构对建立的计算模型和相关结论进行了验证分析,数值计算结果表明:改进变形能比法求解的消能减震装置附加阻尼比与精确解(复模态理论)结果相接近,3种动力分析方法在求解消能减震结构发生平-扭耦联变形时均具有较高精度,可用于此类工程抗震设计与分析。     

消能减震结构的抗震计算研究和软件实现

消能减震结构的抗震计算可采用考虑阻尼影响的反应谱按常规的振型分解反应谱法进行,其中的关键问题是确定消能装置提供的附加阻尼比。针对国内消能减震结构抗震计算的现状,在《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)建议的附加阻尼比算法基础上,给出了一种改进的自动迭代算法,并在软件SATWE中实现。对实际工程的计算表明,该算法相比于传统的手算方法准确性和效率更高、适用范围更广。使用本文算法及程序,可以使消能减震结构的抗震计算更加接近于传统结构的抗震计算。     

粘滞流体阻尼器用于建筑结构的减震设计原理与方法

研究了粘滞流体阻尼器用于建筑结构消能减震设计的原理、分析方法。包括阻尼器的设置、消能支撑的型式、支撑钢杆的设计、抗震设防目标、消能减震建筑结构的特点。给出了消能减震结构的附加水平控制力、附加有效阻尼比、地震影响系数、阻尼矩阵的计算方法;介绍了振型分解反应谱法和直接动力时程分析法的设计计算要点。最后给出了采用粘滞流体阻尼器进行消能减震设计的实用设计步骤。     

黏滞阻尼器有效刚度对结构的影响及其取值方法研究

目前,在进行消能减震结构分析时,通常忽略黏滞阻尼器的刚度,影响了结构受力与响应的准确性。为此,阐述黏滞阻尼器刚度特性及其对结构的影响,给出一种适用于时程分析的有效刚度迭代取值方法。对设置黏滞阻尼器消能减震模型、附加有效阻尼比等效模型和附加有效阻尼比与有效刚度等效模型的三组模型进行分析,研究黏滞阻尼器有效刚度对结构受力与响应的影响。结果表明:采用附加有效阻尼比与有效刚度等效模型分析得到的结构楼层剪力与层间位移角的变化趋势基本和采用消能减震模型分析的结果一致;采用附加有效阻尼比等效模型与采用消能减震模型分析的结果则相差较大;时程分析中采用提出的有效刚度迭代取值方法是可行的,建议黏滞阻尼器消能减震结构设计时考虑黏滞阻尼器有效刚度的影响。     

新型黏滞阻尼墙在某框架-剪力墙结构中的应用

介绍了新型黏滞阻尼墙(VFW)的性能和减震原理,以及附加阻尼比的一种实用计算方法。分别计算了原结构模型、设置VFW的消能器模型以及调整阻尼比的模型三者的地震响应,通过对比设置VFW的模型与调整阻尼比的模型的计算结果,研究消能器为结构提供的附加阻尼比。由分析可知,消能器耗能显著,计算结果满足减震目标要求,消能减震设计方案能够有效改善结构性能,对控制结构层间位移角、减小地震作用具有明显作用。     

粘滞阻尼结构小震附加阻尼比计算方法的对比分析

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,消能减震结构设计中,主体结构弹性工作时可采用等效线性分析方法来分析计算,其中,确定等效附加阻尼比是消能减震设计计算的关键。规范的方法实际使用起来比较困难,且对场地卓越周期与结构自振周期的比值比较敏感,特别是对长周期结构计算出的附加阻尼比偏大,低估了地震作用。减震系数法虽易于设计人员使用,却太过于保守,造成较大的经济浪费。因此,利用一自振周期明显高于场地卓越周期的框架结构,对比分析规范法、减震系数法、能量比法、响应衰减法,以及笔者提出的平均减震系数法。按等效线性分析方法所得结果与非线性时程分析结果比较,结果表明,规范法附加阻尼比偏大,偏不安全;减震系数法附加阻尼比过于偏小和保守;而能量比法、响应衰减法及平均减震系数法三者比较吻合,且三者计算误差均不大,其中,能量比法与平均减震系数法计算简便,便于实际工程应用。     

高层建筑局部消能减震体系的参数影响及设计分析

本文分析了影响局部消能减震新体系减震效果的主要因素,为上下部结构的重力荷载比、周期比以及上部结构的等效粘滞阻尼比。通过计算得到了上下部结构重力荷载比的适宜配置为Rg=0.1~0.4,周期比的适宜配置为RT=0.9~1.5,适宜的上部结构附加阻尼比为ζd1=0.15~0.25。提出了局部消能减震结构的改进振型分解反应谱法,通过算例分析,说明该方法用于局部消能减震结构是可行的,计算结果能够满足工程设计精度要求。     

用随机减量法计算消能减震结构附加阻尼比

在消能减震设计中,附加阻尼比直接影响到地震影响系数的大小,也是评价消能减震方案的重要宏观指标。针对现有的由结构响应计算附加阻尼比的方法存在计算繁琐且不够准确等不足,将随机减量法运用在消能结构阻尼比的计算中,即从结构的地震响应信号中提取自由振动衰减信号,从而很方便地利用对数衰减法确定消能结构的阻尼比。算例结果表明,该法可以近似地分析减震结构耗能随振动强度和时间的变化。最后采用工程实例介绍消能减震结构的分析以及阻尼比的计算方法,并通过其来评价两种消能方案,从而为消能减震结构设计提供参考。由随机减量法计算得到的阻尼比作为一个重要评价指标可以在今后的设计中应用。     

黏滞阻尼器在框架结构中的应用与研究

黏滞阻尼器可以为消能减震结构附加足够的阻尼比且不附加刚度,提高结构的抗震性能,在消能减震结构中应用十分广泛.本文针对设置黏滞阻尼器的框架结构,根据初设附加阻尼比,估算出了结构所需附加阻尼器数量,并在按照均匀、分散、对称的原则布置阻尼器后,进行了结构减震分析与附加阻尼比复核.考虑到阻尼器产品误差、安装误差以及计算方法误差...     

消能减震加固技术在既有建筑改造工程中的应用

既有建筑为原北京市商标厂印刷车间,改造后功能为小学校教学楼,采用黏滞阻尼器进行消能减震加固。对与消能减震部件相连的构件进行加固,其他部位仅需要少量加固即可满足抗震性能要求,减少了对结构构件的直接加固的工作量。采用SAP2000软件对结构进行小震下FNA(快速非线性)时程分析,为校核计算附加阻尼比的准确性,对比了一周能量比法和模态耗能比法的计算结果。采用SUASAGE软件对结构进行大震弹塑性时程分析,验算加固后结构抗震性能,并对子结构进行设计。分析结果表明,设置黏滞阻尼器对既有建筑进行消能减震加固改造,黏滞阻尼器耗能作用明显,避免了大范围的结构构件加固工作;应采用不同计算方法复核,保证附加阻尼比计算的准确性。     

黏滞阻尼器消能减震结构在多遇地震下附加阻尼比计算方法对比研究

确定消能减震结构在多遇地震作用下阻尼器的等效附加阻尼比是消能减震结构设计的关键。较易于应用在工程实践的三种等效附加阻尼比计算方法分别为:规范反应谱法、规范时程法和时程能量比法。本文参考层模型概念给出了规范时程方法中阻尼器耗能和结构应变能的一种计算方法;讨论了能量等效的理论依据和基本假定;评述了三种方法的优缺点。为避免时程分析中地震动的离散性,本文时程分析采用了人工合成地震动。基于自主研发软件,使用上述三种方法计算了某实际消能减震结构的等效附加阻尼比,讨论了三种方法的差异。     

基于线性化等效方法的消能减震结构有效附加阻尼比计算

通过线性化等效原理,将消能减震结构中的消能部件等效为框架柱,将非线性分析转化为线性分析,得到消能部件附加给结构的有效阻尼比。对工程实例进行了线性化等效分析和非线性对比分析。研究结果表明：线性化等效分析方法可以准确地得出消能部件附加给结构的有效阻尼比,无论是层间位移角还是层剪力,两种分析方法得出的结果都符合较好,通过“附加有效阻尼比”修正的结构的线性分析与含有消能减震部件的非线性分析得出的结果一致。     

基于反应谱的附加阻尼比计算方法及工程应用

随着消能减震技术的发展和应用,采用阻尼器产品的工程项目迅速增多,其中有较大比例的项目采用的是位移型金属阻尼器。采用这类阻尼器时需要计算结构小震附加阻尼比,目前《消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)中建议计算小震附加阻尼比的方法有两种:时程分析法和基于反应谱的线性迭代法,这两类方法在实际应用时相对比较复杂。例如:采用时程分析法时需要选取多条地震波进行分析,选波和计算都比较繁琐;线性迭代法则需要进行多次迭代,并且每个模型中阻尼器的等代截面需要不断调整,工作量大,效率低。提出了一种新的基于反应谱的附加阻尼比计算思路,可称之为"放大刚度法",整个分析过程只需在一个分析模型中调整即可算出结构相应的附加阻尼比,方便可靠。该方法特别适用于方案设计阶段以快速确定阻尼器的参数和附加阻尼比的大小,减小设计方案的周期。本文还对一个实际工程项目用该方法进行阻尼比的计算和阻尼器参数确定,并且用时程分析法进行复核,验证了该方法的可靠性。     

消能减震结构阻尼器有效刚度及结构等效阻尼比取值方法研究

给出了消能减震结构时程分析中阻尼器有效刚度及结构等效阻尼比的计算步骤,研究了消能减震结构阻尼器有效刚度、结构等效阻尼比如何取值并给出取值建议,讨论了消能减震结构考虑双向地震作用时地震工况主次方向的确定方法.以某框架结构为例,对比消能减震结构时程分析与等效结构反应谱分析.结果表明,本文所提出的取值方法合理,双向地震工况主...     

消能减震建筑结构的附加有效阻尼比估计

为估计一栋实际消能减震建筑结构在地震作用下的附加有效阻尼比,提出了一种基于有限元模型修正技术的阻尼比估计和验证方法。考虑到结构初始有限元模型存在较大模型误差,采用基于结构振动模态参数的直接模型更新方法修正初始有限元模型,其中,对于实测振型不完整问题,利用振型扩阶方法补充完整振型。基于模态应变能概念,利用整体结构模态参数识别值,推导了油阻尼器支撑系统附加给结构的有效阻尼比和有效频率的计算公式,并估计了主体结构的频率和阻尼比。以一组实际地震动监测数据为例,采用建议方法估计有效阻尼比和有效频率,通过对比修正模型的预测响应与实际监测数据,验证了建议方法的有效性。     

支墩型消能子结构设计方法研究

支墩型连接是消能减震结构常用的连接方式。针对消能子结构设计方法不统一、不可靠及设计结果不合理的问题,对支墩型消能子结构提出弹性设计方法。建立子结构弹性设计验算关系式,给出弹性设计验算关系式中各参数的取值方法,推导阻尼器对支墩型子结构产生的附加内力。以某框架结构为例,对弹性设计方法及新疆、云南设计方法设计的子结构进行构件极限承载力验算。结果表明:满足弹性设计验算关系式的消能子结构可以满足《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)第6. 4. 2条关于子结构设计的有关要求;仅提高设计准则的中震设计方法和提取大震下构件内力进行承载力复核的方法没有全面考虑《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)第6. 4. 2条有关规定,设计结果不满足要求。