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。     

黏滞阻尼器在高烈度区框架结构中的应用

为了改善结构抗震性能,拟对高烈度区某中学框架结构食堂采用黏滞阻尼减震方案,运用ETABS对原结构和减震结构进行多遇地震下的弹性时程分析,对比减震前后层间剪力和位移的变化,以及阻尼器的耗能情况。接着采用PERFORM-3D对结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究结构变形、构件性能以及阻尼器的耗能能力。结果表明:在安装黏滞阻尼器后,结构在小震、大震下的各项性能指标均能满足规范要求,且黏滞阻尼器能够正常工作并发挥耗能作用,使结构抗震性能得到了较大提升。     

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。     

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。     

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。     

昆明国家开发银行大楼混合减震分析

昆明开发银行办公楼处于高烈度区,且建筑平面为"凹"形,对结构抗震不利,钢框架及钢框架—支撑结构体系不能满足设计要求。为改善结构的抗震性能,采用了钢框架+防屈曲耗能支撑+黏滞阻尼器的混合减震结构体系,实现了各地震作用下设定的抗震设计性能目标。该混合减震结构的减震特点是在小震时,防屈曲支撑处于弹性变形阶段,以黏滞阻尼器耗能为主;在中震时,部分防屈曲耗能支撑开始耗能,黏滞阻尼器的阻尼力仍随速度增长而变大,黏滞阻尼器与防屈曲耗能支撑都对结构进行耗能减震;在大震时,大部分防屈曲耗能支撑发挥耗能作用,形成饱满的耗能滞回曲线,对结构的整体耗能占主导作用。     

黏滞阻尼器加固的RC框架结构抗震性能分析

经济建设的发展对建筑结构的抗震安全度提出了更高的要求,在各种抗震加固方案中,基于黏滞阻尼器的加固方案被广泛应用。采用合理的弹塑性分析模型对采用黏滞阻尼器加固的RC框架结构在不同强度地震作用下的性能表现进行了全面考察,并重点关注了不同参数减震方案的减震效果以及结构在大震和特大震下的性能表现。研究表明随着地震动强度的变化,黏滞阻尼器的减震效果会有所不同,且随着地震强度增加,采用更大速度指数黏滞阻尼器的减震方案的减震效果更佳。     

某消能减震结构的动力弹塑性时程分析

利用专业结构有限元软件MIDAS对布置了剪切型阻尼器的某消能减震框架结构进行动力弹塑性时程分析,选取了满足规范要求的七条波。通过分析发现,大震下的层间最大位移角有较大余量,减震结构与非减震结构的位移比小于75%。阻尼器的滞回曲线饱满,耗能能力较好,体现了消能减震结构在抗震性能上的优势,达到了预期的性能目标。     

金属阻尼器在某食堂减震设计中的运用

由于金属阻尼器具有滞回特性稳定、耗能能力良好、构造简单、造价低廉、对环境和温度的适应性强以及维护方便等优点,已被广泛应用于实际建筑结构的振动控制中。以某学校食堂的金属阻尼器减震设计为例,介绍了金属阻尼器减震结构的设计分析方法,并对结构进行了大震下的弹塑性时程分析,对比了减震与非减震结构在大震作用下的性能。分析结果表明,除顶层以外,采用了金属阻尼器的减震结构在大震作用下的层间位移角较小,且能够满足大震不倒的要求。此外,分析了减震结构顶层层间位移角增大的原因,并指出了在布置阻尼器时必须遵循均匀、分散、对称的布置原则。     

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。     

某框架结构消能减震分析与设计

采用黏滞阻尼器对层间位移角不满足规范要求的某框架结构进行消能减震设计,对比分析了多遇与罕遇地震下减震结构与非减震结构的地震响应,分析结果表明:1)多遇地震下,消能减震结构的层剪力较原结构减小40%以上;层间位移角远小于规范要求,具有良好的抗震性能及减震效果。等效附加阻尼比平均值为:X向13.82%和Y向20.63%,乘以安全系数0.7后分别为9.67%和14.44%,满足附加4%阻尼比的性能目标;2)罕遇地震作用下,结构层间位移角最大值仅为1/111,满足"大震不倒"的设计要求。大量框架梁先后进入屈服,竖向构件基本未进入屈服,实现了"强柱弱梁"的屈服机制;3)多遇地震、罕遇地震下,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗散了大量地震输入结构的能量,有效提高了结构的抗震性能与安全储备。     

高烈度区某框架结构减震分析与设计

以8度(0.3g)区的某29.4 m高的配套办公楼项目为例,对框架结构和框剪结构2种结构类型的抗震方案和减震方案进行比选,结果表明,框架结构的减震方案更合理。减震方案通过设置黏滞阻尼器有效地减小结构地震响应,小震弹性时程分析结果表明,阻尼器可以提供不小于3.5%的附加阻尼比。大震弹塑性时程分析结果表明,阻尼器继续发挥耗能作用,结构损伤和耗能情况均能满足减震目标要求。     

带位移放大装置新型阻尼墙结构的地震响应分析

基于黏滞阻尼器的耗能原理,针对地震时阻尼器位移小的特点,提出一种可提高阻尼器耗能能力的位移放大装置,并在此基础上设计出一种黏滞阻尼墙。针对黏滞阻尼器力学模型,增设放大装置后,得到带放大系数的黏滞阻尼墙力学模型。以12层框架为例,利用有限元软件分析比较带放大装置的黏滞阻尼墙减震结构与常规阻尼器建筑结构的减震效率。在加速度、层间位移、层间剪力等地震响应的控制效果方面,基于文中提案采用放大装置的减震结构更为有效。     

带减震装置的巨型斜撑框架-核心筒超高层结构模型振动台试验研究

对8度区设置了屈曲约束支撑和黏滞阻尼器等减震措施的巨型斜撑框架-核心筒超高层结构进行了1∶35的整体缩尺模型振动台试验,首次将黏滞阻尼器应用于400m以上超高层结构整体模型振动台试验中。介绍了模型设计、试验过程及主要现象,测试了结构在8度小震、8度中震、8度大震地震波输入下的动力响应,包括结构自振特性、动力放大系数、楼层位移、层间位移角、损伤发展及阻尼器耗能。结果表明结构设计合理,减震措施有效,能满足规范及抗震设计性能目标的要求。在试验研究基础上,对结构设计提出了改进建议。     

装配整体式混凝土高层建筑结构黏滞阻尼器减震设计

上海某装配式高层建筑,预制率不低于45%,结构体系采用设置黏滞阻尼器的装配整体式钢筋混凝土框架结构。时程分析结果表明:多遇地震作用下,附加黏滞阻尼器结构较常规结构的首层地震剪力平均减小约35%,最大层间位移角平均减小约40%,黏滞阻尼器的平均耗能比例高达64%,黏滞阻尼器消能减震效果明显;罕遇地震作用下,结构最大层间位移角为1/158,结构屈服机制合理,结构塑性变形满足"生命安全LS"性能目标,结构构件的损伤程度轻,大震下结构抗震性能良好。     

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。     

大震下考虑黏滞阻尼器极限状态的减震结构抗震性能分析

现有用于黏滞阻尼器模拟的模型只能反映其正常工作状态,因此大震或特大震下,如黏滞阻尼器达到其极限状态则不能使用。针对这一问题,使用C++语言对黏滞阻尼器的Maxwell模型进行二次开发得到了可考虑位移极限状态的阻尼器Maxwell01模型、可考虑力极限状态的阻尼器Maxwell02模型,其中Maxwell02模型既可表示活塞咬边受拉极限状态又可表示驱动支撑受压极限状态,然后将Maxwell01,Maxwell02模型集成到OpenSees中。选择一个6层钢框架结构,分别按无阻尼器、安装黏滞阻尼器但未考虑极限状态、安装黏滞阻尼器且考虑活塞咬边受拉极限状态、安装黏滞阻尼器且考虑驱动支撑受压极限状态4种工况进行罕遇地震水准下的弹塑性时程分析。分析结果对比表明,考虑力极限状态,黏滞阻尼器的耗能能力会下降,因此大震下若不考虑极限状态,会高估黏滞阻尼器减震性能。     

耗能腋撑钢筋混凝土框架结构减震分析

结合某工程算例,分别利用ETABS和PERFORM-3D软件对比分析了金属阻尼腋撑、黏滞阻尼腋撑、钢筋混凝土腋撑和普通框架结构在小震和大震作用下的整体抗震性能,并分析了小震下腋撑设置对框架梁柱内力的影响。结果表明:在小震和大震下,带腋撑框架结构的层间位移角都比普通框架的小,其中黏滞阻尼腋撑框架平均减震幅值最大,分别为51.3%和43.4%;层剪力最小的是黏滞阻尼腋撑框架,平均减震幅值分别为52.8%和16.97%。小震下金属阻尼腋撑主要提供结构附加刚度,其与钢筋混凝土腋撑对框架梁柱内力影响一致,均使梁柱节点处弯矩和剪力减小但轴力增大,而黏滞阻尼腋撑使梁柱内力均减少。大震下金属阻尼腋撑和黏滞阻尼腋撑框架的损伤程度较轻,金属阻尼和黏滞阻尼腋撑的耗能分别占到了24.66%和39.33%,显示出了耗能腋撑良好的减震作用。     

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。