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。     

建筑结构空间减震性能优化技术研究

针对高层建筑结构抗震问题,研究基于黏滞阻尼器建筑结构空间抗震性能优化技术。论文考虑黏滞阻尼器阻尼参数、位置布置等因素,并从两方面对建筑结构抗震反应影响进行分析。通过设置不同方案的仿真实验,探究建筑结构的抗震性能。最终实验结果表明,黏滞阻尼器阻尼指数较大时,其消能减震结构的耗能减震性能更优;对黏滞阻尼合理布置可以改善建筑结构的抗震性能。     

某设置黏滞阻尼墙大底盘多塔结构性能化设计

为进一步提高结构的抗震性能,减轻结构在地震作用下的损伤,对某大底盘多塔结构高层建筑进行了消能减震设计,双塔共设置了60片黏滞阻尼墙,将结构设计成钢筋混凝土框架剪力墙+黏滞阻尼墙的结构体系;结合该超限高层建筑的设计过程,针对该建筑的超限情况,采用基于性能目标的抗震设计方法,通过大量计算分析确保结构在地震作用下具有良好的抗震性能。     

基于性能的非线性黏滞阻尼器减震结构设计与抗倒塌能力评估

依据我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)和借鉴日本隔震结构协会《被动减震结构设计!施工手册》,提出了非线性黏滞阻尼器减震结构的设计方法,通过实际结构的等效单自由度体系的减震性能曲线,确定非线性黏滞阻尼器的损失刚度比和等效支撑构件刚度比,进而应用于主结构,确定各楼层需配置的非线性黏滞阻尼器参数。利用这一方法对某6层钢筋混凝土框架结构进行减震设计,并采用SAP2000软件对结构装设阻尼器前后的抗震性能进行了分析对比。最后选择20条地震波对结构某榀横向中框架进行了增量动力分析,并采用倒塌储备系数评估结构的抗倒塌能力。结果表明:装设非线性黏滞阻尼器后结构的抗震性能有较大的改善,能够较好地达到性能目标的要求;结构的抗倒塌能力也明显提高。但不同地震动输入下结构的增量动力分析结果差别较大,因此地震波的合理选择及大震作用下动力分析结果的可靠性仍然是今后需进一步研究的主要问题。     

黏滞阻尼墙在框架结构建筑中的分析与应用

黏滞阻尼墙是一种新型的建筑消能减震装置,其应用前景十分广阔。本文借鉴国内外黏滞阻尼墙技术的研究、应用成果,结合工程实例,在传统设计与黏滞阻尼墙消能减震设计相比较的基础上,建立有限元模型模拟结构动力特性、动力响应,应用有限元软件进行迭代计算求解附加阻尼比,对层间位移角和层剪力的计算结果进行分析,最后对黏滞阻尼墙的选型、布置和连接构造进行了方案设计。分析结果表明:本设计方案,各项数值均满足规范要求并达到了预期的减震效果,还可为该类框架结构建筑的减震设计提供参考和借鉴。     

黏滞阻尼器结构等效阻尼比计算方法比较研究

讨论了几种计算附加非线性黏滞阻尼器结构的等效阻尼比实用估计方法,并根据减震结构与非减震结构动力响应提出动力响应减震系数法计算附加等效阻尼比,并以一个黏滞阻尼器框架抗震墙结构实际工程比较了四种附加等效阻尼比估计方法以及动力响应减震系数法得到地震响应的准确性。     

集成黏滞阻尼伸臂减震装置超高层建筑结构续建改造设计

为了在超高层建筑结构续建改造设计中减少已建结构的改造工程量,通过附加黏滞阻尼装置有效提高高层建筑在地震作用下的结构耗能,从而降低结构的内力和变形响应。研究了黏滞阻尼伸臂的变形放大原理,介绍了黏滞阻尼伸臂的最优布置方法,并提出了续建改造多状态矩阵,分析了续建改造项目典型驱动因素,总结了集成黏滞阻尼伸臂减震装置的超高层建筑结构续建改造设计策略,最后以工程实例验证该方法的有效性及准确性。结果表明：黏滞阻尼伸臂适用于以弯曲变形为主的超高层建筑结构,变形放大系数可近似为区格的跨度与高度之比,理论放大系数一般为2～3;采用基于阻尼耗能排序不变假定的黏滞阻尼伸臂设计方法,仅需对结构进行一次满布阻尼计算分析即可确定耗能排序及各附加阻尼方案;在以弯曲变形为主的框架核心筒结构中,阻尼伸臂布置在中、高区减震效果最好,距离该位置越远,耗能效果越差,相邻两道伸臂式阻尼提供的附加阻尼比相差约15%;在续建改造项目中布置黏滞阻尼减震系统,黏滞阻尼器提供的附加阻尼并非越大越好,存在使结构综合成本最低的集成减震设计方案;黏滞阻尼伸臂减震集成设计方法在提升结构抗震性能的同时有效降低了结构续建改造成本,具有实际工程价值。     

同时附加位移和速度相关型阻尼的钢框架结构设计方法研究

在地震作用下,多高层钢框架结构主要发生剪切型变形,下部楼层相对位移较大,故应在下部楼层附加位移相关型阻尼器(如金属阻尼器).下部楼层附加金属阻尼器后对结构进行地震反应时程分析,可知上部楼层的层间速度明显大于下部楼层,因而可以在上部楼层附加速度相关型阻尼器(如黏滞阻尼器),如此就得到同时附加位移和速度相关型阻尼的钢框架消能减震结构.本文通过数值分析首先阐明同时附加位移和速度相关型阻尼的设计思想以后,介绍了基于等效线性化理论和减震性能曲线的消能结构设计方法,并利用此方法研究了结构同时附加金属阻尼器和黏滞阻尼器的消能减震结构设计方法.结果表明,该结构减震效果比仅附加金属或仅附加黏滞阻尼结构的减震效果要好.     

黏滞阻尼器位移损失对结构减震性能的影响研究

从黏滞阻尼器减震结构的附加阻尼比公式出发,引入位移损失,推导了附加阻尼比与阻尼器出力、阻尼器等效串联刚度、结构刚度等参数之间的关系,提出最优损失率和损失刚度比概念.通过实际工程的参数分析,得到位移角减震率随阻尼系数、地震作用的变化规律,并用理论推导的结论对变化规律进行了解析.为应用黏滞阻尼器的消能减震结构优化设计提供了理论依据.     

多自由度体系下变阻尼黏滞阻尼减震结构的计算分析方法

针对一种新研发的变阻尼黏滞阻尼器,目前现有的大型软件尚无法进行计算;建立了多自由度体系下变阻尼黏滞阻尼减震体系的动力方程,提出了可行的计算分析方法,并推导了时程分析的求解过程。同时还用Matlab编制了相应的程序,对算例计算分析结果表明,采用了变阻尼黏滞阻尼减震体系的高柔建筑减震效果显著。     

黏滞阻尼器在某教学楼减震设计中的运用

黏滞阻尼器由于其构造简单、材料经济、减震效果明显等优点,在实际结构振动控制中具有广泛的应用前景。以某学校的教学楼应用黏滞阻尼器的减震设计为例,介绍黏滞阻尼器减震结构的分析方法;对结构进行弹塑性时程分析,同时对比减震与非减震结构的抗震性能。分析结果表明,相比于非减震结构采用黏滞阻尼的减震结构的抗震性能得到了显著改善。     

设置非线性黏滞阻尼耗能框架结构等效阻尼及地震作用分析

研究了设置非线性黏滞阻尼器框架结构的等效阻尼比及地震作用。构建了多自由度耗能减震框架结构振动方程,基于等效前后结构阻尼耗能总量及各阶振动正则坐标幅值不变原则,建立了耗能结构一阶振型等效阻尼比的解析计算式。在此基础上,利用傅里叶变换法,给出了高阶振型等效阻尼比计算式。最后以设置非线性黏滞阻尼器的10层钢筋混凝土框架结构为研究对象,分析对比阻尼等效前后结构正则坐标时程曲线,结果表明,阻尼等效前后正则坐标时程吻合度较高,由此研究了设置非线性黏滞阻尼器框架结构的地震作用。     

菱形阻尼器减震效果研究

阻尼器作为一种廉价高效的被动减震装置目前已广泛应用于我国建筑领域,而菱形阻尼器以其特殊的构造,能够在较小阻尼系数下提供给结构较大阻尼比,同时可以在结构水平位移较小时提供阻尼力。研究非线性菱形黏滞阻尼器的力学特性,推导了菱形黏滞阻尼器的等效阻尼比公式,对比阻尼器为结构提供相同附加阻尼比的情况下,黏滞阻尼器和菱形黏滞阻尼器之间的减震效果。结果表明,由于放大系数的原因,菱形阻尼器可以以小阻尼系数来提供大阻尼比。     

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。     

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。     

减震技术在高烈度地区体育馆中的应用分析

随着社会的发展,目前很多大型综合场馆为了满足不同建筑使用功能,往往设计成大跨度,大开间的复杂结构体系,因此整体抗震性能大打折扣,尤其在高烈度地区。为了满足当前建筑结构的抗震需求,主体结构需引进抗震减震措施,以降低地震对建筑的破坏作用并保证结构在地震作用下的安全性。通过对位于高烈度区海口体育馆看台结构部分传统抗震框架—剪力墙结构体系与减震方案框架—屈曲约束支撑以及黏滞阻尼墙结构体系在多遇地震,设防地震以及罕遇地震作用下各抗震指标的对比分析,表明屈曲约束支撑以及黏滞阻尼墙在不同地震作用下,耗能充分减震效果明显,有效减小了主体结构构件的损伤,体现了良好的耗能机制,为消能减震技术应用于大型体育馆工程提供了参考。     

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。     

某框架-剪力墙结构速度型与位移型阻尼墙减震对比分析

对一座形状不规则的、纵向刚度递减的框架-剪力墙结构采用黏滞阻尼墙和软钢阻尼墙两种减震方案进行减震效果对比分析。对未减震结构、设置黏滞阻尼墙减震结构和软钢阻尼墙减震结构进行7条地震波激励下的动力响应对比分析,结果表明,两种减震方案均能有效降低结构位移响应,位移减震效果两者均达到40%,楼层层间剪力结果表明设置黏滞阻尼墙减震效果达到35.68%,而软钢阻尼墙的层间剪力与未减震结构结果一致。以上结果说明框架-剪力墙结构尽管楼层位移较小,但黏滞阻尼墙由速度耗能给结构附加较多阻尼而减小地震力。软钢阻尼墙为位移型,由于楼层层间位移较小无法提供较大的耗能能力从而未能达到较好减震效果。     

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。     

黏滞阻尼器在超高层建筑中的应用研究

随着建筑高度的增加,结构的侧向变形和舒适度问题逐渐突出。传统方法通过改进结构体系、提高结构刚度、强度和延性来提高结构抗震和抗风能力,其造价随结构高度的增加成倍增长。为探寻更优的解决思路,结合具体的工程案例,提出安装黏滞阻尼伸臂和黏滞阻尼墙的组合阻尼减震方案。结构分析结果表明,与传统的提高结构刚度方法相比,组合阻尼减震方案具有更好的综合性能。另外,对案例结构阻尼伸臂和阻尼墙的布置位置和参数进行优化分析,得出较优的布置位置和阻尼参数。最后,对结构进行了罕遇地震下的结构响应分析,证明了组合阻尼减震方案的有效性。组合阻尼减震方法可为类似的工程设计提供有益参考。