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。     

消能减震技术在横向单跨框架结构抗震加固中的应用

对多层横向单跨框架结构增设屈服力较小的钢滞变消能器支撑进行抗震加固,以提高结构整体抗侧刚度、增加单跨方向结构冗余度,解决单跨框架结构抗震不利的问题,仅对横向单跨框架加固问题进行讨论。采用PKPM,ETABS软件分别进行小震反应谱计算,并进行小震、中震、大震时程分析。分析计算表明,小震作用下,钢滞变消能器首先屈服耗能,作为第一道防线起到了保护主体结构的作用;大震作用下,钢滞变消能器耗能效果明显;钢滞变消能器支撑加固能有效地增加结构阻尼,结构受到的地震作用较加固前增加较小,有效地减小了加固量。     

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。     

某养护中心办公楼两种支撑框架对比分析

对于地处8度区的某养护中心办公楼,根据传统抗震设计方法,必须选用框架-抗震墙结构体系,然而这样将导致工程造价增加,并且部分建筑使用功能也会受到限制,为此,本文提出采用普通支撑框架结构体系或BRB支撑框架结构体系来替代传统的框架-抗震墙结构体系,并对两种支撑框架结构进行小震反应谱和大震弹塑性时程分析对比,分析表明BRB支撑框架结构在小震下的受力性能和大震下的耗能减震性能均优于普通支撑框架结构。     

两类新型钢板阻尼墙在高层钢结构住宅中的复合减震（振）应用研究

首先介绍了两类新型钢板阻尼墙技术（铅-黏滞复合阻尼墙和无屈曲钢板阻尼墙）。铅-黏滞复合阻尼墙由黏滞阻尼墙和铅阻尼器复合而成,主要用于解决高层钢结构的风振问题,其中黏滞阻尼墙用于提高舒适度性能,铅阻尼器用于减小风荷载下的层间位移角。无屈曲钢板阻尼墙则主要用于解决抗震问题,小震下其主要处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度,中大震下则进入屈服状态消耗能量,使结构层间位移角满足规范要求。然后,基于上述两类阻尼墙技术,提出了适用于高层钢结构住宅的复合减震（振）设计方法。最后,通过在一幢高层钢结构住宅中采用上述两类新型阻尼墙技术,通过复合减震（振）设计,验证了两类阻尼墙技术对于减小高层钢结构风振和地震响应的有效性。     

黏塑性阻尼墙试验研究

为了解决传统黏滞阻尼墙位移较大时阻尼力较小,且无法为结构提供刚度的问题,设计了一种黏塑性阻尼墙。对传统黏滞阻尼墙和黏塑性阻尼墙的对比试件进行了滞回试验,检验了黏塑性阻尼墙小震下黏滞耗能、大震下黏滞耗能与金属耗能共同作用的特点。分析了螺栓滑移对刚度的影响,证明了黏滞耗能和金属耗能的耗能量相匹配可以有效增大等效阻尼比,降低地震反应。讨论了金属阻尼器工作间隙的影响,建议工作间隙值取为黏塑性阻尼墙高度的1/250,并建议将最大位移为黏塑性阻尼墙高度的1/100处,两种耗能相等时的黏滞系数作为合理黏滞系数。     

昆明某超高层钢结构减震设计与分析

俊发城一期10号地块超高层办公楼结构高度195.1m,为高度和高宽比均超限的乙类建筑,结构采用双重抗侧力钢框架-中心支撑(部分屈曲约束支撑)结构体系。基于抗震性能的设计方法,采用YJK,ETABS软件对结构进行了小震作用下的弹性分析,采用SAP2000软件对结构进行了中震及大震作用下的弹塑性分析。结果表明,小震下屈曲约束支撑(BRB)均未屈服,轴力设计值满足设计承载力的要求,中震、大震下BRB均能先于主体结构屈服,且在大震下BRB耗能效果明显,结构的最大层间位移角小于规范限值。在构件设计与验算方面,介绍了BRB与支撑框架处钢梁抗剪连接件的设计方法与验算结果。     

基于不同消能器的框架结构减震性能分析与应用

减震技术在应用过程中存在的性能量化标准单一、未考虑非线性阻尼、结构损伤判别不足等问题。为推进减震技术的发展与应用,本文依照“小震、中震不坏,大震可修”的抗震设防目标,从设立性能目标、比较弹性分析方法以及计算弹塑性性能等方面,对多层框架结构分别设置屈曲约束支撑和黏滞消能器进行对比分析。研究结果表明:设置屈曲约束支撑或黏滞消能器均能满足结构在抗震设防目标下的楼层加速度、层间位移角、层间剪力等限值要求。屈曲约束支撑提供刚度,改善原结构扭转效应,适用于刚度较小的结构;黏滞消能器耗能能力强,不提供刚度,有效减小楼层加速度和楼层剪力,适用于对楼层加速度敏感或对加速度有要求较高的建筑。     

某连体办公建筑的结构体系选型与分析

以上海某连体办公建筑为工程案例,提出通过布置消能减震装置以改善连体结构的抗震性能和相对变形。采用ETABS软件对刚性方案和阻尼方案进行了结构性能的分析对比,结果表明黏滞阻尼墙的布置能有效降低结构的地震作用,同时减小塔楼与塔楼之间的相对变形。并采用ETABS、PERFORM-3D软件对阻尼方案进行了整体结构的弹性分析和弹塑性分析。分析结果表明,阻尼方案在小震和大震下都能满足规范要求,具有良好的抗震性能;黏滞阻尼墙在地震作用下发挥了良好的耗能能力,有效改善了连体结构的受力性能。     

填充墙对钢框架结构抗震性能影响分析

为了探究地震作用下填充墙对主体结构的影响,分别建立了纯框架及含填充墙框架结构模型,对两种结构进行了pushover分析及IDA(增量动力分析),并探究了在小震、中震、大震作用下填充墙对结构破坏模式的影响。结果表明:填充墙提高了结构抗侧刚度,提升了结构承载力;随着地震动的加强填充墙对结构抗震性能的影响愈加显著,在强震下,填充墙可能改变结构的破坏模式,形成首层薄弱的破坏模式。     

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。     

沈阳宝能金融中心住宅塔楼结构设计

沈阳宝能金融中心住宅塔楼高194~200m,结构高宽比8.4~9.5,采用钢筋混凝土全落地剪力墙结构体系,通过合理地配置剪力墙,形成束筒效应,有效提高了整体结构抗侧及抗扭刚度;考虑大底盘多塔效应、短墙效应等,对结构进行了小震弹性、中震及大震弹塑性等的计算分析,结果表明结构具有良好的抗侧刚度,较好地满足抗震设计预期的性能目标。     

沈阳宝能金融中心住宅塔楼结构设计北大核心CSCD

沈阳宝能金融中心住宅塔楼高194~200m,结构高宽比8.4~9.5,采用钢筋混凝土全落地剪力墙结构体系,通过合理地配置剪力墙,形成束筒效应,有效提高了整体结构抗侧及抗扭刚度;考虑大底盘多塔效应、短墙效应等,对结构进行了小震弹性、中震及大震弹塑性等的计算分析,结果表明结构具有良好的抗侧刚度,较好地满足抗震设计预期的性能目标。     

设计性能目标下RC框架结构抗倒塌能力研究

针对小震丙类、小震乙类、中震不屈服和中震弹性4个性能目标,采用增量动力时程分析方法（IDA）对钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力进行了分析。以小震丙类建筑为基准,研究结果表明：抗震措施和地震作用是影响结构抗震性能的重要因素;严格按照抗震规范设计的框架结构,具有较高的安全储备,基本上能够达到“大震不倒”的性能目标;6度设防时,按乙类建筑提高抗震措施或按中震性能目标提高设计地震作用,对结构的抗倒塌能力影响不大;7度设防时,按中震性能目标设计能显著提高结构的抗倒塌能力;8度设防时,提高抗震措施等级和提高设计地震作用都能够大幅提高结构的抗倒塌能力,尤其按中震设计的钢筋混凝土框架结构能够抵御加速度峰值1000gal以上的地震作用。     

基于消能减震的带消能墙框架结构体系的研究与应用

传统框架结构存在抗侧刚度较弱、缺少抗震二道防线等不足,现行规范对钢筋混凝土框架结构的应用有一定限制。基于消能减震的原理,构造了一种新型的消能构件——RBS消能墙,并将其与框架结构结合组成带消能墙的框架结构体系。采用数值模拟分析和构件试验及振动台试验的方法,进行了带消能墙框架结构体系的抗震性能研究,并给出了带消能墙框架结构的简便设计方法。研究结果表明:RBS消能墙具有良好的滞回耗能特性;在地震作用下,带消能墙框架结构中的消能墙首先屈服耗能,保护主体结构,为框架结构增加了抗震防线;带消能墙框架结构与纯框架结构相比,抗震性能得到明显提高。带消能墙框架结构在青岛某大型商业中心项目的应用效果良好,RBS消能墙的平面布置灵活,建筑空间适应性大,安装施工简便,为框架结构在多高层建筑的应用提供了有利条件。     

带SBS层阻尼砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

针对阻尼砌体填充墙的砌体单元抗拉能力不足及预留缝隙不便于建筑使用的问题,提出改进的墙体构造措施,并制作2榀阻尼砌体填充墙框架试件,对其进行拟静力试验,研究阻尼砌体填充墙框架结构的抗震性能。试验结果表明:拉结筋通长布置的构造措施可有效解决砌体单元抗拉能力不足的问题;在克服了砌体单元的拉裂破坏后,阻尼砌体填充墙的耗能效果显著提高,阻尼砌体填充墙框架结构的承载力衰减更慢,滞回曲线更饱满,耗能能力更强,等效黏滞阻尼系数达到0.12以上;用M1.5砂浆和用发酵聚氨酯填缝的构造措施都是可行的,可确保阻尼砌体填充墙率先耗能、发挥保护主体框架的作用,明显提高阻尼砌体填充墙早期对框架的刚度贡献,同时保留阻尼砌体填充墙不过强约束框架变形、不改变框架结构的延性破坏模式、不造成框架结构延性变差的良好性能;填缝后,阻尼砌体填充墙框架结构的初始抗侧刚度明显提高,位移延性系数在6.0以上,极限层间位移角在1/40以上,可以满足结构在大震下的弹塑性变形要求。     

高烈度区超限结构减震效果及子结构性能分析

为确保阻尼器在中大震作用下有效发挥耗能作用,结构减震设计时应对结构及阻尼器进行抗震性能分析。针对高烈度区的某高度超限的框架结构,设置屈曲约束支撑(BRB)进行减震分析,明确整体结构及消能子结构的构件在不同地震水准下的性能状态,同时分析BRB受力性能及其减震效果。分析表明:高烈度区框架结构采用减震方案后结构层间位移角能够满足规范限值要求;小震作用下BRB处于弹性状态并增大了结构刚度,中大震作用下BRB减震效果明显,结构及其构件满足预定性能目标要求;为确保阻尼器在中大震作用下有效发挥耗能作用,保护主体结构抗震安全,减震子结构中部分梁柱应采取设置钢骨或增大配筋的加强措施。上述研究可为基于抗震性能分析的减震结构全过程分析与设计提供依据。     

BRB钢筋混凝土框架结构罕遇、极罕遇地震弹塑性分析

屈曲约束支撑是一种新型的耗能支撑。安装屈曲约束支撑(BRB)的框架结构可以减少设计配筋,增加结构抗侧刚度,那么按多遇地震设计后能否满足"大震不倒"的抗震设防要求自然成为研究者关注的问题。本文采用有限元模拟的方法对比分析安装BRB和不安装BRB的混凝土框架结构在罕遇地震、极罕遇地震下的抗震性能,具体体现在结构在罕遇地震下的层间变形和结构耗能。选取某5层框架结构按8度抗震设防设计,并进行罕遇地震和极罕遇地震弹塑性分析,结果表明框架结构在罕遇地震作用下层间位移角还满足规范限值要求,但在极罕遇地震作用下层间位移角已大于1/50。BRB框架结构在罕遇、极罕遇地震作用下层间位移角均小于1/50,且相比框架结构层间位移角显著减小,结构的滞回曲线更加饱满,说明BRB结构的耗能能力相对较好。     

防屈曲耗能支撑加固钢筋混凝土框架抗震效果分析

以一幢抗震性能未满足抗震规范的4层钢筋混凝土框架结构为算例,对其采用增设防屈曲耗能支撑的方法进行抗震加固,并对原有结构及加固后结构进行了小震、中震下反应谱及地震波时程的抗震效果对比分析。分析结果表明,防屈曲耗能支撑能够有效地提高结构的抗震性能。在小震作用下,防屈曲耗能支撑处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度;在中震作用下,防屈曲耗能支撑逐渐进入非线性状态,作为结构第一道防线消耗地震能量。     

昆明某超限高层结构设计

昆明某超限高层属于超B级高度高层建筑,为框架-核心筒结构体系。并采用环带桁架(腹杆用BRB)+悬臂式阻尼桁架+黏滞阻尼墙+软钢连梁进行消能减震设计。建筑的外框柱采用斜柱方式收进。计算结果表明,周期比、层间位移角等指标均满足规范要求。采用性能化设计方法保证了主要构件在中震和大震作用下的性能要求。采用Perform 3D软件进行动力弹塑性分析,保证了结构大震不倒。通过概念设计和计算分析,对关键构件进行了适当加强。通过以上措施,结构抗震性能达到既定目标,结构安全可靠。