高层建筑消能减震技术应用研究——以某疾控中心应急大楼为例

《建设工程抗震管理条例》(国务院令第744号)^[1]对重要建筑的承载力、变形以及构件损伤方面的性能目标提出了更高的要求,常规抗震方法设计此类结构有一定的难度。结构减震设计可以通过提供阻尼,比较有效地实现重要结构的抗震性能指标。以某疾控中心应急大楼为例,利用弹塑性动力时程分析方法,分别对采用BRB、采用VFD以及采用两者组合三种减震方案进行分析。通过对设防地震、罕遇地震下的层间位移角和基底剪力的比较,得出如下结论：BRB方案能有效控制结构在设防和罕遇地震下的层间位移角,但在设防地震作用下基底剪力略有增大;VFD方案在设防和罕遇地震下,均提供了较高的附加阻尼比,有效降低了结构的层间位移角和基底剪力,但在罕遇地震下,对结构位移的控制相对较弱;组合方案发挥了更好的性能优势,层间位移角和基底剪力显著降低。     

钢框架减震方案对比研究

以顶点位移40％的减震率为设计目标,对某钢框架进行不同减震方案(BRB、SD和VFD)分析,对比多遇和罕遇地震下,有控和无控结构的层间位移角、楼层加速度、剪力以及子结构内力等参数.经对比分析可知:多遇地震下SD和VFD可有效降低位移、加速度、楼层剪力和框架部分剪力等响应,BRB可降低位移和框架部分剪力响应,对加速度、楼...     

谈工程结构减震控制分析与应用

对主体结构采用消能减震技术前后分别进行建模计算,并采用弹塑性时程分析,得出了结构在多遇、设防和罕遇地震作用下的层间位移、层间地震剪力,通过对数据的对比,可以看出减震控制装置在工程中应用的可行性。     

某超高层结构的不同减震方案对比分析

以某超高层建筑为例,分别对仅设置屈曲约束支撑,仅设置粘滞阻尼器和同时设置BRB与粘滞阻尼器的三种消能减震结构体系进行了多遇地震和设防地震下的地震反应分析。结果表明:方案B比方案A和方案C更能有效地减小结构的楼层位移、层间位移角和楼层剪力;方案B的阻尼器消能明显大于方案A和方案C的阻尼器消能;粘滞阻尼器在多遇地震和设防地震作用下均具有饱满的滞回曲线,有效地消耗了地震能量。     

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。     

某混凝土框架结构消能减震设计分析研究

以3层钢筋混凝土框架实际结构为例,根据实际工程情况布置粘滞消能支撑,在多遇地震和罕遇地震两个地震强度下开展时程分析计算,对比分析结构的减震效果.结果表明:多遇地震下消能减震效果较好,罕遇地震下层间位移角小于1/100的限值,满足现行抗震规范规定的"大震不倒"的抗震设防目标.     

黏滞阻尼器减震技术应用

某项目为教学及行政楼,属性为办公、教学培训,根据《建设工程抗震管理条例》,结构需按照不低于重点设防类的要求来抗震设防设计,结合建筑功能特点,本项目采用以黏滞阻尼器为核心的消能器给结构附加阻尼,结构等效阻尼比增加,地震作用减小,以达到满足设防地震作用下建筑正常使用目标及优化部分构件截面的目的。项目减震还通过模拟多遇地震作用、设防地震作用和罕遇地震作用下时程分析,在设置消能器后,附加阻尼比和层间位移角限值均可控制在规范要求的结构减震目标范围内,同时对罕遇地震作用下的出铰情况分析,均可达到强柱弱梁的构造要求。     

带刚性伸臂减震层高层结构动力弹塑性分析

以一典型框架-核心筒模型为研究对象,对原结构和装设伸臂减震层结构分别进行7度多遇和罕遇地震下的双向动力时程分析。在总阻尼系数不变的条件下,对比设置1至4道刚性伸臂减震层时结构在不同地震强度下的减震性能;分析了罕遇地震下伸臂减震层对结构损伤情况的影响。结果表明:在多遇、罕遇地震下伸臂减震层减小了结构的层间位移角、层间剪力和顶层位移等地震响应;伸臂减震层设置在结构的中部偏上时减震效果更为显著,减震层对罕遇地震下的结构损伤也有一定的改善作用。     

上海浦东国际机场三期扩建工程卫星厅消能减震项目抗震性能化分析

上海浦东国际机场卫星厅的中央大厅结构复杂,布置有耗能型屈曲约束支撑,为获得罕遇地震下的结构性能水平以及屈曲约束支撑的耗能情况,采用动力弹塑性时程分析方法对其进行了分析计算。通过动力特性、基底剪力和顶点位移对比分析,验证了模型及计算结果的合理性。根据分析结果可知,层间位移角满足规范要求,构件损伤满足罕遇地震下结构性能设计要求。在罕遇地震下,屈曲约束支撑的耗能优异,不同地震波作用下耗能占比差异较大。将BRB耗能占比最优区间控制在合理的层间位移角范围内,可最大限度地发挥BRB耗能水平。     

使用黏滞阻尼器对某小学进行消能减震设计研究

以某位于8度抗震设防地区的小学为研究对象,研究了其在多遇以及罕遇地震作用下的结构动力响应及消能减震方案效果。按照规范要求,选取五条天然地震动和两条人工地震动,对结构进行弹性时程分析,通过对比多遇及罕遇地震作用下有控及无控结构的楼层剪力、层间位移角来分析消能减震方案的减震效果。结果表明,使用黏滞阻尼器可以有效控制结构在地震作用下的地震响应,提高了结构的可靠性,达到了预期的消能减震设计目标。     

消能减震技术在某大跨空间桁架结构中的应用研究

为研究屈曲约束支撑(BRB)与黏滞消能器(VFD)对大跨空间桁架结构的减震控制作用,在某会展中心大跨空间桁架结构部位设置BRB与VFD,利用有限元分析软件SAP2000对大跨空间桁架结构进行罕遇地震作用下的非线性时程分析。研究地震波输入时BRB与VFD对大跨空间桁架结构的减震控制机理,以空间桁架整体结构的位移、加速度及构件内力为减震控制指标,对比分析采用不同方案对结构抗震性能的影响。结果表明:在大跨空间桁架结构部分设置消能器可以有效地控制桁架在地震作用下的受力与变形,改善桁架部分的抗震性能;大震下消能器的滞回曲线均较饱满,消能器耗能能力良好;大跨空间桁架结构布置BRB较布置VFD减震效果更优。     

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼消能减震分析与设计

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼采用框架-剪力墙结构体系,按8度0.20g进行设计.为降低地震输入响应,减小结构最大层间位移角,提高其抗震性能并满足结构减震目标,采用消能减震技术——黏滞阻尼器(VFD).采用YJK软件进行振型分解反应谱计算,ETABS振型分解反应谱(补充复核)、弹性时程和弹塑性时程分析计算;并将减震及非减震结构的结果进行对比分析.结果 显示,采用该消能减震技术后,多遇地震作用下结构基底剪力和层间位移角的减震效果显著,满足结构既定附加等效阻尼比要求;时程法结构基底剪力减震率远高于反应谱法结构基底剪力减震率;罕遇地震作用下结构减震效果良好,弹塑性层间位移角满足规范及既定性能目标要求.     

某幼儿园设置粘滞阻尼墙抗震性能分析

粘滞阻尼墙是一种新型减震构件,针对某新建幼儿园设置粘滞阻尼墙结构,运用SAP2000建立有限元分析模型,进行多遇和罕遇地震下的弹塑性时程分析,分析多遇地震下的层剪力、层间位移角、层加速度和罕遇地震下的层间位移角、层剪力–层间位移曲线,证明应用粘滞阻尼墙能有效降低结构响应,保护主体安全。讨论粘滞阻尼墙的滞回性能,表明在不同烈度下,阻尼墙均能发挥较好的阻尼性能。     

基于隔震-减震混合控制的钢筋混凝土框架医院建筑抗震性能分析

文章选取一栋钢筋混凝土框架医院建筑为研究对象,采用叠层分析法对该建筑进行隔震-减震混合控制的设计。选取7条地震波,采用Perform-3D软件分别在设防地震和罕遇地震下对隔震结构和隔震-减震结构进行动力时程分析,对比其抗震性能的差异。结果表明,在设防地震和罕遇地震下,相较于隔震结构,隔震-减震结构能有效减小结构的层间位移角和顶点位移,提高结构的抗震性能水准。     

粘滞阻尼器在某办公楼中消能减震分析与设计

以位于8度抗震设防烈度区的某框架结构办公楼为研究对象,建立有限元模型并布置粘滞阻尼器,基于ETABS软件进行有限元时程分析。在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下对该框架结构进行了非线性粘滞阻尼器控制下的阻尼减震控制研究。针对减震前后的楼层剪力、层间位移角、与阻尼器相连的框架内力进行对比分析,并对阻尼器耗能性能进行分析,并进一步细化减震方案,对粘滞阻尼器支撑截面进行了验算与设计。结果表明,结构中增设粘滞阻尼器,能有效降低结构的楼层剪力、与阻尼器相连的框架内力、减小层间位移角以及增加结构的附加阻尼比,提高结构抗震性能储备。     

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。     

防灾科技学院科研中心消能减震结构设计

防灾科技学院学生及教师科技研发中心项目位于高烈度区,为提高结构抗震安全性,满足建筑功能使用要求,项目采用消能减震体系,共布置88个黏滞消能器。采用ETABS空间分析程序,通过不同水准地震作用下的结构弹性和弹塑性分析,得到消能减震结构的楼层剪力、层间位移角、能量耗散、塑性发展等,对该结构体系的抗震性能进行综合评价。结果表明,结构整体和关键构件均满足设计要求,结构抗震性能良好;设置消能器的减震效果明显,多遇地震下消能器提供7.8%附加阻尼比,罕遇地震下消能器提供2.6%附加阻尼比,结构滞回提供2.1%附加阻尼比;罕遇地震作用下,结构整体损伤状态属于中等破坏,满足"大震不倒"设防目标。     

消能减震框架结构大震弹塑性性能分析

本文采用SAUSAGE软件对结构高度接近规范限值的原钢筋混凝土框架结构以及消能减震结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析对比。消能减震结构采用构件截面优化、直接增加阻尼器两种设计方案,每种方案均包括设置屈服阻尼器、粘滞阻尼器两种减震结构。结果表明:①优化方案中,当控制结构变形接近时,增设阻尼器可以有效降低地震作用,减小构件截面尺寸,在8度(0.2g)罕遇地震作用下,优化方案的基底剪力相比原结构降低30%左右;②直接增加阻尼器方案也增大结构附加阻尼比,减小结构变形,但主体结构刚度较大,使得地震力加大,基底剪力峰值超过原结构,在8度(0.3g)罕遇地震作用下,直接增加方案的基底剪力与原结构相比增加超过10%;③与屈服型阻尼器相连接的柱轴力有所增大。研究成果对消能减震结构的研究和工程设计具有指导作用。     

某超高层钢结构公寓建筑消能减震方案优化设计

某超高层钢结构采用钢框架+钢支撑筒结构体系,并采用了屈曲约束支撑(BRB)和钢连梁作为消能构件。塔楼由5个避难层自下而上分成编号为Ⅰ～Ⅵ六个分区。通过改变六个分区消能构件的布置情况,设计了多种消能减震方案。通过对不同消能减震方案进行罕遇地震弹塑性时程分析,比较结构层间位移角、顶点位移、能量耗散及构件损伤等指标,总结了屈曲约束支撑的布置区域及消能构件(BRB和钢连梁)的屈服承载力等因素对结构减震性能的影响。结果表明:在Ⅰ～Ⅱ区布置BRB和钢材等级为Q345的高屈服承载力钢连梁,以上各区布置钢材等级为Q235的低屈服承载力钢连梁的消能构件布置方案减震效率高,且相对经济合理。     

屈曲约束支撑在浦东城市规划展览馆和公共艺术中心的应用研究

上海市浦东城市规划和公共艺术中心采用钢框架-支撑结构体系。为对其进行超限建筑抗震设防计算,研究屈曲约束支撑对其减震控制的效果,运用PERFORM-3D软件对结构模型进行了中震和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。由分析结果可知,该结构设计合理,抗震性能优异,且性能储备较大,满足相关规范所规定的设防要求;屈曲约束支撑的设置能够减小结构在中震和罕遇地震作用下的层间位移角和基底剪力,增加塑性耗能,且自身能够随地震强度的变化表现出不同的耗能性能,满足多阶段的减震设计目标。