结构减震控制技术在抗震加固改造中的应用

总结了结构减震控制技术在房屋加固改造中的研究及应用,包括隔震、耗能减震及吸振减 震等方法的原理和工程应用实例,并与传统加固改造方法作了对比,对采用结构减震控制技术作为 结构加固改造方法的前景作了展望,并提出结构加固改造技术今后应加强研究的若干问题。     

消能减震在某加固改造项目中的设计及应用

以某商务中心楼加固改造工程为例,详细介绍了以阻尼支撑及套索连接作为典型减震耗能方式的消能减震技术在加固项目中的设计思路与分析过程。总结的经验为消能减震措施在加固项目中的推广应用提供了实际的案例,同时对已建项目抗震性能的提升提供了设计思路。     

防屈曲支撑在某厂房结构加固改造中的应用

防屈曲支撑(BRB)作为一种金属屈服耗能支撑构件,克服了普通支撑受压屈曲的缺点,在地震中具有良好的耗能能力和延性。为了研究防屈曲支撑在加固改造结构中的耗能减震效果,本文采用MIDAS/GEN对设置防屈曲支撑的某厂房加固改造结构进行了结构分析和结果对比。结果表明:设置防屈曲支撑以后,结构的抗震性能显著提高,本研究为防屈曲支撑在加固改造结构中的应用提供了成功的工程案例,其设计思路可以为加固改造结构的减震提供有益的借鉴和参考。     

防屈曲支撑在某车间改造加固中的应用

以某工厂车间改造加固设计为案例,对防屈曲耗能支撑在建筑改造加固中的应用进行探讨,结合PKPM有限元软件进行计算分析,结果表明加防屈曲耗能支撑后,结构层间位移角满足规范要求,有效地改善了结构在地震作用下的扭转效应,具有良好的耗能减震性能,达到了预期加固效果.     

某框架结构采用软钢阻尼器的减震效果分析

简要对比校安工程中的传统加固方法和新型耗能减震技术,指出位移型软钢阻尼器的使用情况、使用优点、耗能原理及其力学模型。结合某学校建筑的框架结构,利用三维空间有限元软件ETABS软件,对设置软钢阻尼器前后的框架结构,进行多遇地震下的反应谱分析和时程分析,以及罕遇地震下的时程分析,从层间位移角、顶部绝对位移和层间剪力三个性能指标分析软钢阻尼器的减震加固效果,并进行了简要分析。结果表明,软钢阻尼器耗能减震特性较好,能够明显降低结构的地震响应,认为软钢阻尼器的使用能够很好达到结构减震加固的目的。     

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。     

耗能减震技术在加固工程中的应用

本文针对较高烈度地区8度区的抗震加固,提出了一种采用耗能减震装置对钢筋混凝土框架结构房屋进行加固的方法。以一项位于8度区的钢筋混凝土框架结构为例,对该技术进行了验证,计算结果表明耗能减震装置加固方法能够有效地提高结构的抗震能力。     

阻尼器在耗能减震结构中的应用

随着建筑抗震技术的发展以及对抗震机理的深入认识,耗能减震成为了抗震技术的一个发展趋势,而耗能减震结构体系的实现主要依赖于研制出简便实用的耗能减震装置——阻尼器。本文从传统抗震方法与现代抗震理论的对比分析了现代抗震技术的优势,对阻尼器在耗能减震结构中的研究与应用进行了综述,包括耗能减震体系的特点;主要的几种阻尼器的耗能原理、构造及应用情况;提出了耗能减震技术在未来发展应用中需要探索的若干问题。     

混合减震技术在某单跨框架加固改造项目中的应用

介绍了某单跨框架结构的加固改造方案选型。原有建筑为地震高烈度区的办公类钢筋混凝土建筑。由于建设时间早,其主要结构构件混凝土强度低,无法满足现行规范的抗震要求。根据本项目特点,提出两种加固方案:第一种为增大构件截面并增设钢支撑的抗震加固方法;第二种为黏滞阻尼支撑和屈曲约束支撑的混合减震方法。分析结果表明,抗震加固方案所需构件截面尺寸大,且在基础部位形成较大面积的零应力区;相比之下,混合减震加固方案用屈曲约束支撑代替钢支撑,并增加黏滞阻尼支撑消耗地震能量,可使构件截面加固量小、节省工程造价,且基底零应力区面积小于15%,满足抗震规范要求。对混合减震方案进行不同地震作用下的耗能分析,随着地震作用强度的增加,耗能呈增加的趋势。通过混合使用屈曲约束支撑和黏滞阻尼支撑,实现了耗能减震的性能化设计目标。     

中国(大陆)耗能减震技术理论研究、应用的回顾与前瞻

本文回顾总结了我国（大陆）近三十年来耗能减震技术理论和方法的研究与应用进展，主要包括耗能减震装置的类型与性能、耗能减震结构的性态特征、耗能减震结构抗震、抗风分析与设计方法、耗能减震技术的工程应用及耗能减震技术标准等内容，分析了我国（大陆）耗能减震技术研究与应用中存在的问题，提出了发展耗能减震技术迫切需要解决的若干问题。     

隔层耗能桁架式抗侧力体系及其低周往复荷载作用性能研究

基于停车需要,提出了隔层耗能桁架抗侧式立体停车结构,并用有限元法对其中隔层耗能桁架式抗侧力体系在低周往复荷载作用下的性能进行了研究,分析了桁架耗能梁段长度对抗侧力体系的刚度、承载力、延性、耗能性能等的影响。结果表明:随着耗能梁段长度的不断增大,隔层耗能桁架式抗侧力体系的刚度、承载力、延性和耗能性能都存在一定程度的减小和退化;剪切屈服型隔层耗能桁架式抗侧力体系的耗能性能比弯曲屈服型的要好,但剪切屈服型的耗能梁段也不能设计得太短,否则会影响体系耗能性能的充分发挥。     

金属消能器在框排架结构改造中的应用

为促进金属阻尼器在既有建筑改造工程中的应用,总结减震设计思路及方法。该方法避免了已有减震设计理论中假定过多、过程复杂、不便应用的问题。利用此方法,采用墙式连接金属消能器对某框排架改造工程进行减震设计,介绍设计过程及技术难点。提出的金属消能器减震设计方法、排架铰接梁柱节点加固做法及性能化加固设计思路可供类似工程参考。     

柱间连接型消能子结构设计方法与抗震性能试验

消能减震技术能显著提高建筑结构的抗震能力,但目前对消能子结构的性能目标和设计方法尚未达成共识。针对工程中较常见的柱间连接型消能子结构,提出基于多遇地震作用下弹性分析的设计方法,给出设计流程和设计要点。对1个钢筋混凝土纯框架子结构试件和2个消能子结构试件进行低周反复加载试验,考察消能子结构的抗震性能,检验所提设计方法的合理性。研究结果表明：消能子结构承载力约为纯框架与阻尼器承载力之和,单周耗能能力约等于纯框架与阻尼器各自耗能之和;阻尼器损伤累积直至完全剪断过程中,消能子结构承载力和刚度逐渐下降;阻尼器破坏后,周围框架抗震性能与加载同阶段的纯框架性能基本一致。按所提设计方法设计的消能子结构在罕遇地震作用下破坏模式合理,能保证阻尼器充分发挥消能效果;增大消能子结构纵向钢筋配筋量对改善其塑性铰状态和结构破坏模式无显著效果。     

基于等效线性化理论的消能减震结构附加金属阻尼确定方法

本文采用等效线性化理论研究消能减震结构附加金属阻尼的确定方法。利用等效线性化理论,演算推导出附加金属阻尼器的消能减震结构的减震性能曲线,并介绍利用其进行消能减震结构附加金属阻尼的确定方法—减震性能曲线法。建立30层钢框架结构消能减震结构模型,利用减震性能曲线法对其附加金属阻尼量进行确定。利用时程分析法验证了利用减震性能曲线法设计的消能减震结构的减震性能。研究表明,减震性能曲线法能够较好的预测消能减震结构附加金属阻尼的减震性能,减震性能曲线法的设计效果优于屈服强度倍数法。     

X形弱腹杆式延性桁框结构探讨

X形弱腹杆式延性桁框结构是一种新型抗震结构体系，针对该结构体系，推导消能段的受剪承载力，提出结构简化计算模型，并根据我国抗震设计准则给出确定X形弱腹杆截面和消能段长度的计算方法及构造要求。采用上述方法确定的消能段可以精确控制延性桁框结构的屈服时刻和破坏模式，并实现水平地震作用下各楼层同步屈服，充分耗能。最后采用有限元分析方法进行单向和循环加载分析与验证，结果表明：合理的消能段长度可以显著提高桁框结构的延性、耗能能力、承载能力和安全储备，抗震性能明显优于普通桁框结构；弱腹杆截面和消能段长度的计算方法具有较高的精度，可以在确保消能段耗能的前提下实现结构的优化设计。     

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。     

钢筋混凝土梁变幅滞回耗能能力衰变规律试验研究

在基于能量的结构性能设计方法中,需要根据耗能需求对构件进行能力设计,而了解位移历程和配筋状况对构件滞回耗能能力的影响规律是实现这一步骤的基础。通过对22根钢筋混凝土梁试件分别采用稳态变幅加载和任意变幅加载,分析位移历程、配箍率和配筋率的变化对钢筋混凝土梁滞回衰变规律的影响。研究表明,常幅滞回条件下,增加配箍率能够延缓钢筋混凝土梁滞回耗能能力的衰变过程,其延缓效果随滞回幅值的增大而降低;配筋率的变化对构件耗能能力的衰变过程未见规律性的影响;相对于配箍率与配筋率,滞回位移幅值的影响更为明显且更具规律性,滞回位移幅值越小,构件衰变至稳定的过程会更快,而衰变稳定后的残余耗能能力将更高。变幅滞回条件下,钢筋混凝土梁在某个半滞回的耗能能力决定于历史最大位移和已累积耗散的滞回能量,即钢筋混凝土梁的滞回耗能能力受最大历史位移和累积耗能的双控。基于这一双控规律,通过量化箍筋与滞回位移幅值对构件滞回耗能能力衰变的影响,提出了钢筋混凝土梁变幅滞回耗能能力的估计方法。     

基于位移型阻尼器力学模型的消能减震设计方法

为了促进减震技术的应用,提出了一种基于位移型阻尼器力学模型和结构力学特征的消能减震设计方法。此方法避免了传统消能减震设计方法中多自由度体系与等效单自由度体系的相互转化,面向多自由度体系进行主体结构、阻尼器、连接构件一体化减震设计,与抗震设计规范和设计流程相衔接,具有较好的适用性。利用所提出的消能减震设计方法,使用墙式连接金属阻尼器,对1个8度抗震设防的4层钢筋混凝土框架原型结构进行了减震设计,得到墙式连接金属阻尼器减震结构,采用OpenSees对其进行了9度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,验证了所提出的减震设计方法的有效性。     

地震动作用下消能构件的动力可靠性分析

对地震动作用下消能构件（油阻尼器）的动力可靠性分析,建议了一种简化的动力可靠度分析方法。首先基于首次超越破坏准则,采用极值分布描述建立了消能构件动力可靠度的等价功能函数表达,定义了消能构件响应的安全裕量|然后采用点估计法计算安全裕量的统计矩,并结合四阶矩方法求解消能构件的动力可靠度,最后,以受到地震动作用的一栋钢结构行政楼的油阻尼器动力可靠度问题为例,采用建议方法分析了油阻尼器撞击失效的动力可靠性问题,计算结果表明了建议方法的可行性和适用性。