超高层悬臂肘节黏滞减震层的减震控制分析与设计

将悬臂肘节黏滞消能系统与超高层结构设备层相结合,形成悬臂肘节黏滞减震层方案,采用ETABS有限元程序对典型工程实例进行非线性动力时程反应分析,研究了不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞减震层对超高层结构减震效果的控制规律,对悬臂肘节型连接机构进行了支撑设计.研究结果表明:不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞减震层对超高层结构均具有良好的减震效果,地震强度越大,黏滞减震层水平抗侧刚度的突变程度越小;不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞消能系统均能实现良好的变形放大效率,速度指数为0.3的黏滞阻尼器在设防地震和罕遇地震下变形放大效率较优,此时悬臂肘节黏滞减震层在设防地震下的减震效果最好,其次是多遇地震,罕遇地震时减震效果相对略小;给出了悬臂肘节连接机构的支撑设计方法,为类似工程实践提供参考.     

同时附加位移和速度相关型阻尼的钢框架结构设计方法研究

在地震作用下,多高层钢框架结构主要发生剪切型变形,下部楼层相对位移较大,故应在下部楼层附加位移相关型阻尼器(如金属阻尼器).下部楼层附加金属阻尼器后对结构进行地震反应时程分析,可知上部楼层的层间速度明显大于下部楼层,因而可以在上部楼层附加速度相关型阻尼器(如黏滞阻尼器),如此就得到同时附加位移和速度相关型阻尼的钢框架消能减震结构.本文通过数值分析首先阐明同时附加位移和速度相关型阻尼的设计思想以后,介绍了基于等效线性化理论和减震性能曲线的消能结构设计方法,并利用此方法研究了结构同时附加金属阻尼器和黏滞阻尼器的消能减震结构设计方法.结果表明,该结构减震效果比仅附加金属或仅附加黏滞阻尼结构的减震效果要好.     

带肘节式连接耗能减震层的超高层结构抗震性能研究

以某299.3m超高层框架-核心筒结构为研究对象,针对该工程的自身特点提出了设置屈曲约束支撑、肘节式和人字形连接黏滞阻尼器的3种耗能减震层控制方案。在8度小震作用下,对比分析了不同控制方案对耗能减震层内力突变的减震控制效果,同时对黏滞阻尼器采用肘节式和人字形两种连接方式的耗能率进行对比分析。结果表明,带肘节式连接减震方案能有效地降低耗能减震层位置处的内力突变,减震层位置剪力墙剪力突变幅值的最大降幅达46.2%,大大降低了加强层构件连接部位应力集中效应,验证了黏滞阻尼器采用肘节式连接比人字形连接具有更高的耗能效果,耗能率最大提高133.1%,证明了带肘节式连接耗能减震层对超高层结构抗震的有效性和可行性。     

北京学校中学部教学楼消能减震分析与设计

北京学校中学部教学楼采用多层钢框架结构体系,为高烈度区学校建筑,为进一步提高其抗震性能水准,采用了消能减震技术。通过对金属阻尼器、筒式黏滞阻尼器和黏滞阻尼墙等典型减震技术的多方案综合比选,最终确定采用黏滞阻尼墙方案,并给出了适用于中小体量建筑的小尺寸黏滞阻尼墙设计。经计算分析可知,采用该消能减震技术后,小震作用下结构基底剪力和层间位移角的减震效果显著,最大层间位移角远小于规范限值要求;大震作用下结构减震效果良好,弹塑性层间位移角满足既定性能目标,主体结构构件大部分处于不屈服状态,仅个别构件出现轻微损伤,大震下结构抗震性能优越。     

布置黏滞阻尼器的框架结构抗震性能分析

提出附设黏滞阻尼器的结构设计流程,以昆明某幼儿园工程为例,通过在结构上附设黏滞阻尼器,对比原结构和消能减震结构在地震作用下的最大层间位移角和最大层间位移,研究了高地震烈度区框架结构附设非线性黏滞阻尼器后的减震效果。结果表明:黏滞阻尼器对结构减震效果明显,合理布置黏滞阻尼器后,框架结构的抗震性能满足规范要求。研究为高地震烈度区附设黏滞阻尼器的框架结构抗震设计提供了参考。     

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。     

科兴中维某框架结构减震加固设计

科兴中维某框架结构因工艺调整、抗震设防类别提高,采用增设黏滞阻尼器的消能减震加固方式。本文通过建立弹塑性模型进行大震弹塑性分析,结果表明本结构减震加固后,黏滞阻尼器起到了良好的减震耗能作用,结构顶点位移、层间位移角、基底剪力等关键指标均满足大震要求;地震能量主要由黏滞阻尼器及框架梁消耗,框架柱基本不参与耗能;减震加固后框架梁满足性能水准要求,框架柱包钢加固后满足性能水准要求。     

昆明某高层建筑消能减震设计

昆明某高层建筑消能减震结构共布置84个黏滞阻尼器,阻尼器采用肘接布置形式。针对该消能减震结构的抗震性能,分别采用ETABS和Perform 3D软件对结构在小震和大震作用下的结构响应进行分析,采用两种方法对附加阻尼比进行计算。分析结果表明:消能减震结构的楼层剪力、楼层弯矩、楼层位移及层间位移角均减小20%以上,具有良好的减震效果。小震作用下,结构各响应均满足规范限值要求,附加阻尼比满足设计4%要求,能够达到"小震不坏"的设计目标。大震作用下,结构层间位移角满足规范限值要求,基底剪力和顶层位移变化稳定,屈服过程总体上符合连梁、框架梁、剪力墙和框架柱依次屈服的机制,能够达到"大震不倒"的设计目标。本工程主体结构抗震构造措施不应降低。肘接式支撑放大了阻尼器的变形,增加了阻尼器耗能效率,小震作用下阻尼器位移是层间位移的2.43倍,大震作用下阻尼器位移是层间位移的1.74倍。     

超高层建筑结构放大型黏滞消能伸臂减震效果研究

为提升超高层建筑结构的抗震性能,提出了一种可充分发挥阻尼器耗能能力的放大型黏滞消能伸臂减震装置,该装置通过增加菱形转动机构,将核心筒与外框架之间竖向相对变形进行二次放大,以增大对超高层结构的动力响应的控制效果。基于某案例工程超高层结构,对其采用放大型黏滞伸臂方案、传统黏滞伸臂方案和抗震方案进行了弹塑性时程分析对比。结果表明：相比传统黏滞伸臂,放大型黏滞伸臂由于菱形放大装置的转动,阻尼器的耗能效果得到进一步提升,对主体结构的层间位移角、基底剪力等地震响应和塑性损伤均具有良好的控制效果,综合提升了阻尼伸臂系统的耗能效果。     

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。     

成都某学校报告厅减震设计与分析

应用悬臂墙式黏滞阻尼器消能减震技术,通过YJK、SAUSAGE软件对结构进行多遇、设防、罕遇地震作用下设计与分析,黏滞阻尼器工作良好,可为主体结构提供不低于2.5%的附加阻尼比,可有效发挥其耗能作用,达到预期性能目标。结合楼板应力、穿层柱、大跨屋盖分析等补充分析,论证了消能减震技术的有效性、结构抗震安全性。     

新疆某学校教学楼消能减震分析

软钢阻尼器利用了低屈服点钢材屈服后延性好、变形能力强的特点,通过滞回变形实现整体结构的消能减震。其作为一种研究较为成熟,性能优越且成本较低的阻尼产品,有着良好的应用前景。文中以新疆某学校教学楼中布置软钢阻尼器的消能减震设计为例,利用ETABS软件建立有限元分析模型。对比了非减震结构与减震结构的地震响应,并分别对不同程度地震作用下的减震结构进行时程分析。结果表明,地震发生时软钢阻尼器滞回环形状饱满,耗能能力强。设置软钢阻尼器的结构消能减震效果良好,结构的层间位移角均未超过抗震性能目标中规定的限值。     

某大悬挑桁架结构消能减震设计研究

以某大悬挑桁架结构为分析实例,采用动力弹塑性时程分析方法对大悬挑结构进行消能减震设计,对减震效果及布置方案进行探讨.结果表明:对于大悬挑结构,通过布置黏滞阻尼器可以有效地减少结构在地震作用下的竖向位移、竖向加速度和杆件内力;黏滞阻尼器布置于悬挑结构端部位置的减震效果优于其布置在悬挑结构根部;不同的阻尼器布置方案对减震效果、建筑功能及原结构刚度产生不同的影响,设计中需综合考虑.     

四川某高烈度地区中学教学楼消能减震设计

以四川省雷波县三峡中学教学楼主体建筑为研究对象,对其进行了基于黏滞阻尼器减震技术的抗震性能提升设计,并采用PKPM-JZ和SAUSG软件分析了建筑在不同等级地震荷载作用下的结构响应特征和破坏特征,重点分析了建筑层间位移角、楼层绝对加速度、阻尼器极限承载力和极限加速度等结构响应。结果 表明：在建筑中设置黏滞阻尼器的消能减震方案可较好地提升结构的整体抗震性能,且能有效减少结构构件的损伤;设防地震和罕遇地震作用下,结构不同方向的弹塑性层间位移角均可满足预设的减震目标;结构采用的速度型黏滞阻尼器滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,在震后修复阶段可不必频繁更换,可在后续抗震服役过程中多次使用;PKPM+SAUSG软件的联合应用,给本项目减震结构分析计算与设计带来了极大的方便。     

带肘节式耗能支撑的超高层结构抗风抗震分析

针对某超高层结构舒适度和多遇地震下层间位移角超限,基于实际工程引入消能减震(振)措施,建立有限元分析模型,对比分析了肘节式耗能支撑和人字形耗能支撑两种方案在十年一遇风荷载、五十年一遇风荷载、多遇地震下的消能减震(振)效果。结果表明,与人字形连接形式相比,肘节式支撑更能充分发挥黏滞阻尼器耗能性能,显著改善结构舒适度,有效降低结构地震响应,阻尼器耗能最大提高843%,可为同类工程提供一定参考。     

使用黏滞阻尼器对某小学进行消能减震设计研究

以某位于8度抗震设防地区的小学为研究对象,研究了其在多遇以及罕遇地震作用下的结构动力响应及消能减震方案效果。按照规范要求,选取五条天然地震动和两条人工地震动,对结构进行弹性时程分析,通过对比多遇及罕遇地震作用下有控及无控结构的楼层剪力、层间位移角来分析消能减震方案的减震效果。结果表明,使用黏滞阻尼器可以有效控制结构在地震作用下的地震响应,提高了结构的可靠性,达到了预期的消能减震设计目标。     

黏滞阻尼器在钢结构加层改造中抗震性能研究

在加层钢框架结构中的中心支撑上设置消能减震装置——黏滞性阻尼器,用来调整加层结构整体阻尼比、消耗地震能量．分析表明：消能减震体系主要是减小加层钢框架过大侧向层间位移,解决钢结构直接加层产生的鞭梢反应,降低层剪力与柱轴力,控制层间位移角出现的位置与时间,从而对加层结构振动反应进行有效抑制,使结构整体满足抗震规范的要求．     

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼消能减震分析与设计

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼采用框架-剪力墙结构体系,按8度0.20g进行设计.为降低地震输入响应,减小结构最大层间位移角,提高其抗震性能并满足结构减震目标,采用消能减震技术——黏滞阻尼器(VFD).采用YJK软件进行振型分解反应谱计算,ETABS振型分解反应谱(补充复核)、弹性时程和弹塑性时程分析计算;并将减震及非减震结构的结果进行对比分析.结果 显示,采用该消能减震技术后,多遇地震作用下结构基底剪力和层间位移角的减震效果显著,满足结构既定附加等效阻尼比要求;时程法结构基底剪力减震率远高于反应谱法结构基底剪力减震率;罕遇地震作用下结构减震效果良好,弹塑性层间位移角满足规范及既定性能目标要求.     

局部肘节消能装置的减振机制分析及其优化控制

传统的肘节式位移放大机构可以增大阻尼器变形从而提高结构减振效率,但其需占据较大空间,且相关的基于小变形假设的位移放大系数理论公式不能反映放大系数时变特性,难以实现几何构造优化。为此,提出一种以黏滞阻尼器为阻尼元件的局部肘节消能装置,其具有占用空间小、布置灵活等特点。基于几何关系推导局部位移放大系数解析解,并对其进行参数分析。分析结果表明：局部凸肘节消能装置的位移放大能力随下连杆与水平面夹角增大而增强,而局部凹肘节消能装置则与之相反;局部凸肘节消能装置的最优下连杆长度与装置高度之比位于[0.7,1.3]区间内,局部凹肘节消能装置的该比值约为0.7。根据改进D值法提出适用于框架结构的局部肘节消能装置层间位移放大系数计算方法。以消能装置在外部激励下最大侧移为基础,给出了针对层间位移放大系数的优化步骤,并通过算例分析验证局部肘节消能装置的可行性和几何优化方法的有效性。采用所提优化方法进行局部肘节消能装置设计,可有效增强其位移放大能力和振动控制效果。     

应用黏滞阻尼器的框架结构减震效果模拟分析

采用数值模拟方法对应用黏滞阻尼器的框架结构进行减震效果分析。为确保分析模型的准确性,分别对PKPM和ETABS,Midas-Gen模型计算得到的质量、周期和层间剪力对比分析,利用ETABS和Midas-Gen对框架结构进行多遇和罕遇地震下减震效果分析,结果表明:应用黏滞阻尼器的框架结构,在多遇地震作用下,层间剪力和位移角均有明显减小,在罕遇地震作用下,结构的层间位移角有所减小,减震效果明显。