高烈度区单向少墙超高层剪力墙结构消能减震设计

高烈度区单向少墙剪力墙结构在地震作用下少墙方向耗能能力不足,少墙向框架较早进入屈服,较难满足二道防线要求。以昆明某超高层项目为例,介绍RBS消能墙在单向少墙剪力墙结构中的应用效果。研究表明,通过设置消能墙可有效增加少墙向的耗能能力,使两个方向具有基本一致的抗震性能,消能墙在大震作用下率先屈服耗能,从而有效地保护主体结构构件,提高结构的抗震性能。消能墙在高烈度区单向少墙剪力墙结构中得到成功应用,为高烈度区类似结构消能减震设计提供了新思路。     

某医院住院楼消能减震分析及设计

在医院住院楼中采用带粘滞阻尼墙的消能减震钢筋混凝土框架结构,在不影响建筑使用功能的前提下,适量布置一些粘滞阻尼墙,明确消能减震抗震性能目标,分析消能器对整体结构的影响,优化结构性能,并分析因设置消能器而产生的局部构件加强的设计问题。结果表明各项技术指标均优于规范要求,粘滞阻尼墙滞回曲线饱满、耗能明显,从而降低结构地震作用响应,提高了结构的安全储备。     

钢制消能节点混凝土斜撑框架结构体系研究

基于振动控制、消能减振原理，在混凝土斜撑框架结构中引入钢制消能节点，形成了一种新的结构型式，低周反复荷载试验研究表明，此结构具有较强的耗能能力，良好的抗震性能，并具有足够的初始刚度和极限承载力。本文在试验研究的基础上分析了该结构体系的受力机理，提出了设计计算方法，并对试验模型进行了验算，结果表明，本方法使用方便，具有足够的精度。     

新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了提高预制装配式混凝土框架结构的抗震性能,提出一种由扇形铅黏弹性阻尼器与预制装配式混凝土框架组合而成的新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系。对体系节点进行了设计,并对普通预制装配式梁柱节点试件和新型预制装配式梁柱消能减震节点试件进行了低周反复加载试验,研究了试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等抗震性能及其破坏特征。结果表明:新型预制装配式梁柱消能减震节点通过扇形铅黏弹性阻尼器的往复剪切变形参与节点的滞回耗能,具有良好的耗能效果,该新型节点滞回曲线饱满,耗能能力强;节点的承载力和位移延性明显提高;扇形铅黏弹性阻尼器增强预制装配式梁柱节点的抗侧力和抗侧刚度,改变节点受力模式,使塑性铰区从梁端后浇区外移至预制梁与阻尼器连接外侧,实现了"强节点弱构件、强剪弱弯"性能要求。     

带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构抗震性能试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架抗震能力,提出带竖缝混凝土墙的装配式消能减震框架结构体系。通过1个消能子结构试件的低周反复加载试验,考察消能子结构和竖缝混凝土墙设计方法的合理性,分析试件破坏模式、滞回性能、承载力、延性、抗侧刚度及变形特征等。通过有限元分析竖缝混凝土墙的抗震性能,研究带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构的受力机理。结果表明：罕遇地震作用下,消能子结构中梁柱轻微损伤,梁柱节点及齿槽连接区钢筋基本保持弹性,结构损伤主要集中于竖缝混凝土墙;消能子结构的极限位移角为1/30,位移延性系数为3.25,变形和耗能能力良好;消能子结构弹性抗侧刚度理论值与试验值相对误差为10.4%;竖缝混凝土墙模拟和规范计算得到的极限位移和特征点荷载吻合较好;竖缝混凝土墙对实体墙两端梁截面产生附加阻尼力,缝间墙斜撑作用使其外侧和中间墙肢发生差异性破坏。建议带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构在多遇和罕遇地震作用下的层间位移角限值分别按1/800和1/100控制;竖缝混凝土墙设计时应考虑斜撑作用,按压弯剪复合受力进行设计,并加强外侧缝间墙墙肢抗剪配筋构造。     

带消能楼梯间框架结构抗震性能分析

采用有限元软件对带消能楼梯间框架结构、带普通楼梯间框架结构、带滑动楼梯间框架结构及空框架结构进行地震作用下的数值仿真分析,研究了消能楼梯间对框架结构抗震性能的影响及消能楼梯间在整体结构中的减震效果。结果表明:消能楼梯间同时消除了梯板的支撑效应、填充墙的刚度效应及约束效应,而未明显改变结构的抗侧刚度分布,对结构动力特性的影响很小;消能楼梯间消耗了输入结构中的大量地震能量,提供了一定的有效附加阻尼比,减小了结构的楼层剪力、层间位移,提高了框架结构的抗震性能;消能楼梯间减轻了楼梯间构件、框架梁柱等在地震作用下的损坏程度,改善了结构的屈服情况,有助于结构实现"强柱弱梁"的屈服机制。     

带消能部件的装配式混凝土框架结构抗震性能研究进展

基于试验研究和数值模拟分析，梳理了国内外带消能部件的装配式混凝土框架结构抗震性能研究现状，针对存在的问题给出了相应建议，可为带消能部件在装配式混凝土框架结构中的应用研究提供参考。     

人工消能塑性铰构造低周往复试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架结构的抗震性能,针对震后梁、柱构件损伤严重等问题,提出了一种新型框架梁端构造——人工消能塑性铰,即在框架梁端通过预埋机械铰实现梁、柱构件铰接,同时安装附加钢板承载并耗能。设计制作了8组不同截面形式和构造的附加钢板试件,并对装有不同附加钢板的人工消能塑性铰构造进行低周往复荷载试验,研究该构造的破坏模式,并通过滞回曲线、骨架曲线、等效粘滞阻尼系数、延性等研究其抗震性能。结果表明:塑性损伤可控制在附加钢板中间开缝段,有效利用钢板弯曲变形实现耗能,使该构造具有损伤可控和损伤构件可更换,其中,卷边槽型附加钢板可防止耗能段钢板过早屈曲并提高耗能能力。     

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。     

带不同耗能构件的混凝土框架抗震性能研究进展

为了提高混凝土框架结构的抗震性能,对附加支撑的混凝土框架结构、带耗能框架的混凝土框架结构、附加阻尼器的混凝土框架结构进行了论述,总结了提高混凝土框架结构抗震性能的设计方法,通过分析不同耗能构件混凝土框架结构的抗震性能,结果表明：带不同耗能构件的混凝土框架结构设计简单、传力明确,具有较好的抗震性能和耗能能力,耗能和损伤能够集中在耗能构件中,可避免主体结构受到损伤,震后可通过更换耗能构件快速恢复结构的使用功能,其中带耗能框架的混凝土框架结构抗震性能和可恢复功能较好,成为了当前研究的主要方向,可为今后提高混凝土框架抗震性能的研究提供理论基础。     

基于变形和能量双参数损伤的消能摇摆架-框架结构抗震性能分析

为研究消能摇摆架对钢筋混凝土(RC)框架结构的损伤控制作用及其应用于工程抗震加固的可行性,对一栋五层设计有消能摇摆架-框架的RC混凝土框架结构,与设计有屈曲约束支撑加固的消能减震结构、设计有摇摆墙加固的抗震结构和基础隔震结构进行抗震性能对比,通过分析在近场脉冲地震动、近场无脉冲地震动和远场地震动作用下各结构的位移、耗能情况,计算各结构的楼层损伤指数。分析结果表明:消能摇摆架能够有效抑制RC框架结构层间变形发展,减少结构耗能,降低RC框架结构的损伤,可用于结构的抗震加固。     

消能摇摆钢框架结构抗震性能的影响因素与设计方法

消能摇摆钢框架结构包含主体钢框架结构、摇摆结构和耗能阻尼器三部分。刚度较大的摇摆结构可以使主体钢框架在地震作用下发生均匀的层间变形,抑制薄弱层产生。布设于摇摆结构底部的阻尼器,能够耗散地震动能量,减小整体结构的地震反应,提高结构的抗震性能。文中对消能摇摆钢框架结构抗震性能的影响因素进行参数分析,并基于我国建筑抗震设计规范的原则提出了抗震设计方法。根据消能摇摆钢框架结构的受力机理,提出简化分析模型,通过弹塑性地震反应分析,验证简化模型的有效性。基于简化分析模型对无量纲参数进行参数分析,根据各参数的影响规律得到无量纲参数的建议范围。结合我国“三阶段”抗震设防要求,提出消能摇摆钢框架结构的设计方法,并结合算例进行验证。研究表明,消能摇摆钢框架结构抗震性能良好,设计合理的摇摆结构与阻尼器能够抑制钢框架的薄弱层、减小结构的地震反应。     

屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构滞回性能试验研究

为改善钢筋混凝土框架结构的抗震性能,将屈曲约束钢板墙作为抗侧力构件和耗能构件,应用于混凝土框架结构形成屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构体系。通过2个两层单跨缩尺结构模型的拟静力加载试验和有限元模拟,对屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构体系的滞回性能进行了研究,包括其受力过程、破坏模式、耗能能力、刚度退化和承载力退化等。研究结果表明,屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束钢板墙不仅能够提高混凝土框架结构的侧移刚度和屈服荷载,还对结构的耗能能力、延性和冗余度等有较大的改善。试验模型的能量耗散系数最大可接近2.0,位移延性系数可达到10.0左右,均比纯钢筋混凝土框架结构有较大提高。基于上述研究结果,提出了屈曲约束钢板墙的滞回模型,与试验结果的对比表明,该滞回模型能够较好地模拟试验模型的受力情况,可用于该类结构的非线性动力弹塑性分析。     

预制装配式混凝土框架结构金属消能减震连接体系抗震性能分析研究

基于预制装配式混凝土框架结构梁柱节点施工困难,提出了新型预制装配式混凝土框架结构金属消能减震连接体系,为了研究该体系的抗震性能及减震效果,对消能减震连接体系和现浇框架进行了数值仿真分析,分析了消能器不同设计参数对该体系抗震性能的影响。分析结果表明:金属消能减震连接体系的抗震性能略优于现浇框架结构;该体系的抗震性能随阻尼器总高度和翼缘板厚度的增加而提高;腹板厚度对结构的抗震性能几乎没有影响;阻尼器不同材料强度对结构抗震性能有一定的影响。     

一种新型扩孔螺栓连接型消能梁段及其力学性能

罕遇地震下偏心支撑框架结构需合理有效地增大消能梁段的延性和耗能能力,并减小消能梁段的损伤,以使该种结构能更好地适应当前的抗震要求。基于剪切型消能梁段的力学特性和扩孔型螺栓连接的受剪滑移能力,提出一种扩孔螺栓连接型消能梁段。采用校正的有限元方法对扩孔型螺栓连接和扩孔螺栓连接型消能梁段进行详细分析,以明确相应试件的力学性能。研究结果表明,扩孔螺栓连接型消能梁段具有高延性和强耗能等特点,能有效提高偏心支撑框架结构的抗震性能和震后功能恢复能力,并为偏心支撑框架结构的抗震设计提供新的思路和方法。     

联合消能减震器在高层钢框架结构中的设计与分析

结合成都某钢框架结构工程实例,分析了采用黏滞阻尼墙与屈曲约束支撑联合消能减震的应用与设计。通过在多遇地震作用下的反应谱分析和弹性时程分析、设防地震和罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,研究分析了黏滞阻尼墙与屈曲约束支撑在不同地震水准作用下的承载性能、耗能效果,并对结构构件的损伤度进行分析。     

基于弯剪分离的塑性铰支墙抗震性能试验研究

钢筋混凝土剪力墙是框架-剪力墙结构体系重要的抗震构件,可以为结构提供较大的抗侧刚度,但是在实际震害中发现墙体底部易发生不可修复的损伤。针对这一问题,提出一种基于弯剪分离的剪力墙,旨在分别设计其抗弯与抗剪构件的基础上有效控制墙体的损伤,并通过选择合适的消能器作为其抗弯构件以增强耗能能力,进一步提高抗震性能。设计并制作了3个1/3缩尺剪力墙,进行拟静力试验,其中1个为普通钢筋混凝土剪力墙,另外2个分别为采用金属型消能器和摩擦型消能器作为抗弯构件的塑性铰支墙。试验结果表明：以不同消能器作为抗弯构件的塑性铰支墙的受力性能主要由消能器控制,具有明确简单的力学模型;消能器屈服后集中产生塑性变形,拥有良好的损伤控制能力和滞回耗能能力,且震后易于对消能器进行快速修复和更换,实现“震后可恢复”的目的。     

双肢消能摇摆柱受力机理及应用于混凝土框架的减震性能

针对钢筋混凝土框架结构在强震作用下出现薄弱层破坏的问题,提出了能够防止框架结构发生薄弱层破坏的消能减震构件,即双肢消能摇摆柱。在构件层面,通过分析受力机理,提出了双肢消能摇摆柱在侧向荷载作用下的弹性理论分析模型和弹塑性等效分析模型,并采用足尺试验结果及精细有限元分析结果对所提模型进行了验证,表明双肢消能摇摆柱具有良好的滞回耗能及刚度连续特性。在结构体系层面,通过纯混凝土框架与双肢消能摇摆柱 框架的动力弹塑性时程响应结果对比,表明利用双肢消能摇摆柱可较好地减轻混凝土框架结构的最大地震层间位移响应,并抑制混凝土框架结构的层间变形集中,从而防止潜在的地震作用下混凝土框架结构的薄弱层破坏。     

装配式人工消能塑性铰节点抗震性能试验研究

为提高装配式钢筋混凝土(RC)框架结构的抗震性能,降低梁、柱构件震后损伤程度,提出了人工消能塑性铰(artificial dissipated plastic hinge,ADPH)节点,即在梁端通过预埋机械铰实现梁、柱构件铰接,同时安装附加钢板承载并耗能.试验中设计并制作了 2个不同形式的ADPH节点和1个现浇RC节...     

带消能楼梯间框架结构抗震性能分析

带消能楼梯间属于一种较为新颖的楼梯结构,其通过减震楼梯及阻尼墙的设置,可有效消除楼梯板的支撑效应,提高对结构的约束效应,进而控制楼梯间抗震性,面对自然灾害,使楼梯成为人们逃生的重要通道。故对带消能楼梯间建模,便于分析,以有限元模型为基础,模拟地震影响下的楼梯结构变化。最终分析发现,消能楼梯间可以对地震产生的能量间接消耗,进一步增加阻尼比,以此提高框架结构抗震性能,控制构件受到损坏的程度,具有推广意义。