超高层建筑基于性能的组合消能减震结构设计及其应用

组合消能减震是在结构中组合应用速度型阻尼器和位移型阻尼器,地震作用下参与结构耗能,降低结构地震响应。基于性能的组合消能减震设计是从性能化设计理念出发,通过调整消能减震装置在结构中的布置位置和力学特性参数,在不同水准地震作用下分阶段发挥各阻尼器的作用,满足结构受力变形要求,提高结构抗震性能。以云南省昆明市一超高层建筑为工程背景,在结构中同时布置了速度型阻尼器和位移型阻尼器,研究了不同类型减震装置在结构中的较优布置位置,结果表明：本工程采用组合消能减震技术后,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,各类减震装置均能充分参与结构耗能,相比传统抗震结构,其地震响应和构件损伤可得到更好的控制,整体结构能够满足预期抗震性能目标要求。     

中国妇女活动中心酒店采用软钢和粘滞阻尼器减震控制分析

针对北京中国妇女活动中心酒店这一高烈度区特别不规则结构,研究了高层不规则结构减震理论,提出了采用软钢阻尼器和粘滞阻尼器两种消能减震装置,对该结构在无控和有控制后在地震作用下的动力响应和控制效果进行研究。文中,通过建立结构的力学模型,首先分析了结构的动力特性;然后,分别从能量、变形和力三个方面对比了无控结构及安装了软钢阻尼器和粘滞阻尼器的结构在多遇地震以及罕遇地震作用下的动力响应。结果表明:在较宽的地震波频带内,两种阻尼器对于控制这一不规则结构的扭转效应,提高该结构的整体抗震性能均有较好的减震效果。相对粘滞流体阻尼器而言,软钢阻尼器控制结构水平加速度效果较好;而粘滞流体阻尼器在控制结构水平位移性能稍好。     

偏心结构消能减震技术的分析研究

由于偏心结构质量中心与刚度中心不重合,在地震作用下会产生扭转振动,对结构整体抗震性能十分不利。工程设计通常在远离刚度中心的抗侧结构中,采取设置支撑等增加刚度的措施,减小结构的偏心程度。本文采用消能减震技术,在偏心响应较大的抗侧结构中设置消能减震阻尼器,来减小偏心结构的扭转地震响应。论文通过弹塑性时程分析方法,研究了偏心结构、设置普通支撑、设置速度型阻尼器和位移型阻尼器四种结构方案在常遇、设防和罕遇地震作用下的扭转响应,研究了消能减震技术对偏心结构的减震控制效果。分析结果表明,消能减震技术可以有效控制偏心结构的扭转响应,在大震条件下较好的控制主体结构构件的受力。最后本文针对王府井大厦偏心结构工程进行了阻尼消能减震结构的设计。     

新型U形软钢板阻尼器在网架结构中的减震控制研究

振动控制是结构抗震防灾的一种积极有效手段,目前对于大跨空间结构的振动控制技术不是很成熟,利用软钢板(Mild Steel)在反复循环荷载作用下具有稳定的滞回特性,设计了U形软钢板阻尼器,通过试验得出该阻尼器的滞回曲线,建立了该阻尼器分析模型。最后,将该阻尼器应用于平板网架结构,探讨了该阻尼器在空间结构中的减震控制理论和方法。通过地震反应时程分析,分析了其减震效果,对有控和无控状态下的节点位移和杆件内力进行对比分析。结果表明,该新型阻尼器可有效的减少网架结构的地震响应。     

框架结构中粘滞与金属阻尼器的减震性能对比

粘滞阻尼器和金属阻尼器的消能减震机理不同,本文主要对两者安装在框架结构中的减震效果进行对比研究,建立原结构、安装粘滞阻尼器的结构和安装金属阻尼器的结构的模型,对三者进行时程分析,对比其在结构特性、地震下的结构响应、地震下的结构耗能方面的区别,结果表明,粘滞阻尼器在本工程中表现出更优越的减震性能。     

大跨空间网架结构地震反应分析研究

采用时程分析法,对两种大跨空间网架结构分别进行了多点输入和一致输入下的地震反应分析,研究了多点输入下空间结构安装SMA复合橡胶支座与未安装这种支座时的地震响应变化特点。结果表明:安装SMA复合橡胶支座后,空间网架结构多数杆件的地震响应明显减小,达到了消能减震的效果,验证了应用SMA复合橡胶支座进行大跨空间网架结构地震响应控制的有效性和适用性。     

某中学宿舍楼的消能减震设计与分析

介绍了消能减震的原理,分析了采用屈曲约束支撑和非线性黏滞阻尼器的某中学宿舍楼的消能减震设计方法,并经过动力时程分析结果显示:该消能减震结构能显著地降低结构的地震响应,提高结构的抗震性能。     

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.     

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。     

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。     

SMA复合摩擦阻尼器在网架结构中的减振效果分析

将SMA复合摩擦阻尼器用作空间网架结构的耗能减振装置,探讨了其在空间结构中的减振控制分析方法。介绍了SMA复合摩擦阻尼器的工作原理和理论模型,建立了网架结构减振控制的运动方程。地震作用下某网架结构减振控制的数值模拟结果表明,SMA复合摩擦阻尼器可有效降低结构地震响应,较之纯摩擦阻尼器和纯SMA阻尼器,减振效果更为优良。     

减震与隔震网架结构地震响应分析

减震、隔震技术属于结构振动控制中的被动控制,这种技术相比其他具有成本低、便捷性、显著性等特点受到了众多建设者的青睐。针对网架结构特点,在网架结构中应用减震、隔震技术,以此来降低外部荷载对结构的损害是很有必要的。本文研究的网架结构位于青岛市,在新版地震区域划分中青岛地区的抗震设防烈度由6度区提升为7度区,因此对该地区结构进行抗震加固迫在眉睫。对其采用减震、隔震技术后,结构地震响应进行对比结果表明:减震和隔震技术可以有效的减小网架结构的地震响应,网架的抗震性能提升,能够满足7度设防区的抗震要求。     

组合网架的竖向地震响应分析

选用板元、梁元和杆元的组合有限元模型对组合网架进行动力分析,研究了组合网架的自振特性,并利用振型分解反应谱法和时程分析法,分析了竖向地震作用下,组合网架的内力系数的大小和分布规律.在此基础上,提出了估计组合网架自振频率和竖向地震内力的简化方法,给出了简洁的竖向地震作用系数表,对组合网架的工程设计,具有重要的参考价值.     

多维减振阻尼器力学性能研究

大跨空间结构由于结构布局的多维性和所受荷载的多维性,其结构响应具有明显的多维特征。对于单层网格形式的大跨空间结构,其结构构件通常受“弯矩-轴力”多维内力组合作用,与桁架形式的大跨空间结构中仅受轴力的杆件有很大区别。为此提出了一种适用于大跨空间结构的多维减振阻尼器,其具有同时提供轴向、弯曲等多维刚度和减振效果的特征。针对该阻尼器力学性能进行分析,推导了阻尼器的多维刚度公式。采用MATLAB编制程序求解理论公式,并与ABAQUS仿真结果进行了对比。对其静力性能进行验证,并探讨了多维减振阻尼器的动力耗能能力以及在大跨空间结构中的减振效果。研究结果表明：多维减振阻尼器在受静力作用时具有轴向、弯曲等多维刚度,从而减少因替换杆件对结构造成的削弱;在动力荷载作用下,耗能性能良好,可以为大跨空间结构提供有效多维减振;采用多维减振阻尼器替换杆件后,结构节点的竖向位移峰值降幅达43.3%,竖向加速度峰值降幅47.1%。     

某综合办公楼采用粘滞阻尼器的消能减震设计

介绍了高烈度区某 1 2层综合办公楼采用粘滞阻尼器的消能减震设计。设计中 ,在结构原拟设剪力墙的位置设置单斜撑粘滞阻尼器消能支撑 ,所采用的粘滞阻尼器为具有自主知识产权的速度线性相关型粘滞阻尼器。时程分析结果表明 ,粘滞阻尼器可大量耗散地震动能量 ,有效降低结构在地震作用下的振动反应。     

偏心结构自复位复合摩擦阻尼器平扭耦联震动控制振动台试验研究

研制开发了一种新型自复位形状记忆合金复合摩擦阻尼器（HSMAFD）,该新型阻尼器由超弹性形状记忆合金丝和摩擦装置复合而成,并通过模型试验研究了新型阻尼器在循环荷载作用下的力学性能。制作了一个三层两跨单向偏心钢框架缩尺模型,进行了新型阻尼器偏心结构平动及扭转耦联震动反应振动台试验。考虑了不同考虑场地条件对结构地震反应的影响,对比分析了无控结构和装有新型阻尼器有控结构的震动反应。研究结果表明,新型超弹性形状记忆合金复合摩擦阻尼器对结构的平动及扭转角位移均有一定的控制效果,但场地条件对控制效果有较大的影响。     

消能减震技术在某既有综合楼抗震加固中的应用研究

简要介绍了Sap2000中FNA方法的计算原理,结合既有综合楼采用消能减震技术进行了加固设计.通过对原结构地震反应分析,对抗震能力不足之处采取消能加固.结果表明,加固后有效降低了结构地震反应,达到抗震性能要求.     

Experimental and numerical study on vibration control effects of a compound mass damper

A compound mass damper (CMD) was put forwarded based on the joint vibration control effects of tuned liquid damper and colliding particles. A series of shaking table tests were designed in order to investigate the dynamic response of a single degree of freedom bent frame structure with or without the damper (CMD, tuned mass damper, and tuned liquid damper) under three different kinds of earthquake waves. It is shown that the vibration reduction performance of CMD is generally better than the traditional dampers no matter from peak response attenuation rate or root mean square response attenuation rate. The vibration reduction effect of traditional dampers is susceptible to the characteristics of earthquake waves, whereas CMD is effective in a broader frequency bands. Also, the vibration reduction effect of CMD is not sensitive to the amplitude of earthquake waves, which means the system has good robustness. In addition, CMD has the advantage of fast start‐up. The numerical simulation results of the CMD are obtained through certain simplifications, and are in good agreement with the experimental results, which further verifies the damping effect of the proposed damper and provides a simplified method for its engineering design.     

Seismic performance analysis of viscous damping outrigger in super high‐rise buildings

This paper introduces a seismic energy dissipation technology—viscous damping outrigger (VDO)—which is composed of outrigger truss and viscous damper. The viscous damper is set up vertically at the end of outrigger truss, which is an innovative and high‐efficiency arrangement. VDO can fully utilize the characteristic of structural lateral deformation of super high‐rise buildings to increase the efficiency of viscous dampers for enhancing structural security, improving seismic performance, and reducing construction expenditure. In this paper, working principle and seismic energy dissipating mechanism of VDO are explained firstly. Then, the influence of viscous damper parameters on energy dissipation efficiency is studied. Next, the optimal position of VDO in a super high‐rise building is analyzed in detail. Lastly, the application of VDO in structural seismic design of a super high‐rise building in China will be clearly verified based on their feasibility, economy, and safety.