耗能减震结构中耗能器总耗能层间分配比例研究

对于沿层高方向均匀布置耗能器的耗能减震结构,耗能器总耗能各层问分配比例的合理估计是耗能减震结构基于能量的设计方法需解决的问题之一.本文以3层、7层、12层均匀布置不同类型耗能器的混凝土框架结构为例,分析了地震动幅值对层间分配比例的影响,结果表明,线性粘滞阻尼器总耗能的层间分配比例不受地震动幅值的影响,非线性粘滞阻尼器和金属耗能器总耗能各层间分配比例受地震动幅值影响较小,可忽略不计.以一受正弦函数激励作用的均匀布置耗能器的多自由度系统为研究对象,推导了不同类型耗能器总耗能各层间分配比例的近似计算公式,以8条不同场地类型地震波为输入,分别对3层、7层、12层附加不同类型耗能器的结构进行时程分析.采用近似计算公式的计算值与时程分析值的对比表明,线性粘滞阻尼器总耗能层间分配比例近似值与时程分析值吻合较好,非线性粘滞阻尼器和金属耗能器总耗能各层间分配比例近似值与时程分析值差别不大,在基于能量的设计中可采用近似值估计分配比例值.     

框支剪力墙的阻尼器耗能减震方法研究

对于框支剪力墙结构,提出在结构底部框架部分,安装粘滞阻尼器的方法进行耗能减震控制,提高其抗震性能。运用大型有限元结构分析软件SAP2000建立了一栋21层的框支剪力墙结构模型,对其进行了纯底部框架结构、普通落地剪力墙结构和安装粘滞阻尼器状态下结构的地震时程分析。结果表明,粘滞阻尼器能够有效地降低整个结构的地震反应,地震时,输入结构的大部分能量由安装于底部的阻尼器耗散,从而保护了主体结构,耗能减震效果明显。     

墙式与支撑式铅剪切阻尼器减震效果的对比分析

给出了墙式铅剪切阻尼器的构造,然后基于某实际工程,通过PERFORM-3D分别建立了未控结构、支撑式减震结构及墙式减震结构的有限元模型,进行了结构在罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,结合结构响应分析了铅剪切阻尼器的减震控制效果,重点研究了支撑式减震结构和墙式减震结构在地震作用下结构响应的不同之处.对比分析发现,不管是从耗能角度还是从对结构影响的角度,墙式铅剪切阻尼器均优势明显.     

某医技楼减震弹性时程分析

为研究阻尼器在结构中的优化布置及其减震效果,以某5层医技楼为例,将46个消能支撑体系逐层渐变地安装在原结构上,采用弹性时程分析方法对建筑模型进行计算.通过对减震与非减震结构层间位移角、层间剪力及结构底部剪力的对比,对阻尼器典型滞回曲线的分析得出附加的粘滞阻尼器在地震下拥有饱满的滞回曲线,能够充分发挥减震耗能作用.工程主...     

火电厂悬吊煤斗结构限位铅阻尼器耗能减震问题研究

对设置铅阻尼器的火电厂悬吊煤斗结构的耗能减震性能进行了研究。首先用解析方法分析了一个双自由度悬吊体—阻尼器结构的地震反应。然后基于地震弹塑性时程计算方法,通过设计具有不同屈服点的双线性屈服模型,分析了设置有铅阻尼器的煤斗悬吊结构的地震反应。计算结果表明,铅挤压式阻尼器对控制悬吊煤斗与结构的相对位移、减小火电厂的结构地震反应有显著的效果。     

加强层与减震层的地震反应对比分析

通过建立三个分别为框架—核心筒、带加强层框架-核心筒及带粘滞阻尼器框架-核心筒的模型,运用ETABS软件对三者进行了反应谱和时程分析。研究结果表明:加强层结构是通过加强层来增加结构的整体刚度,增大了结构地震反应,粘滞耗能减震层结构是通过粘滞阻尼器的滞回效应来耗散输入结构的主要地震能量,减小结构地震反应;耗能减震层结构比加强层结构能更有效地控制结构的位移及内力的地震反应。     

某高烈度地区建筑被动减震结构分析

结合工程实例,采用ETABS软件对设置非线性粘滞流体阻尼器的框架消能减震结构在多遇地震下的减震效果进行了分析,结果表明:减震结构在多遇地震作用下的振动反应有明显的降低,能够有效的消耗地震输入的能量,减震效果明显。     

黏滞耗能减震结构能量反应分析的基础研究

地震对结构的作用是一种能量的传递、转化与消耗过程,而减轻或控制地震反应的基本原则主要是以适当的方式耗散地震输入的能量,因此能量的输入、转化和吸收(耗散)成为地震反应的基本特征。本文采用速度型黏滞阻尼器,利用有限元分析程序,综合考虑地震动三要素(峰值、频谱、持时)、结构自身动力特性(阻尼比、自振周期)和黏滞阻尼器参数(速度指数、阻尼系数)等因素,对钢筋混凝土耗能减震结构进行了地震动总输入能受各种因素影响的变化规律的弹塑性时程分析;探讨了黏滞阻尼器速度指数的取值范围,取得了一些有意义的研究结果,为减震结构地震反应的能量分析方法走向实用化提供了基础性资料。     

某学校采用金属阻尼器的抗震性能分析

为了研究结构附设金属屈服阻尼器的消能减震效果,以某学校实际工程为背景,对该结构采用软钢金属阻尼器进行减震设计与分析。时程分析结果表明,阻尼器率先屈服耗散地震动输入能量,结构的地震反应可以得到有效的控制,该结论对金属阻尼器在高烈度区的应用推广具有一定的参考价值。     

某医院消能减震结构地震响应分析

减震技术因其概念明确、减震效果明显,获得广泛应用。高烈度区框架-剪力墙结构医院的消能减震技术应用前景广阔,相关的研究还较少,有待于进一步的研究和工程实例扩充。文中以某框架-剪力墙结构医院为工程实例,利用ETABS建立有限元分析模型,对非减震结构与减震结构进行了多遇地震作用下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明设置粘滞型阻尼器可有效降低地震作用下结构层间位移角及楼层剪力;地震发生时,阻尼器滞回环形状饱满,耗能能力强。     

Seismic resilience design of a super high-rise office building

以一栋超高层办公楼为例，介绍了工程结构的抗震性能目标及耗能装置耗能目标，将可恢复功能防震结构的概念从理论应用到实际工程中。在传统抗震结构布置的基础上，根据结构受力特点布置了BRB、软钢连梁、伸臂阻尼及阻尼墙等耗能装置，并进行了多遇地震作用下的弹性分析和罕遇地震、极罕遇地震作用下的弹塑性分析。多遇地震作用下的弹性分析结果表明，结构主要指标均满足规范要求；罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明，可更换构件及黏滞阻尼构件充分耗能，能够有效地控制结构的残余层间位移角及结构的损伤，结构整体具有良好的震后可恢复性能；极罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明，结构可达到“不倒”的性能目标。     

某超高层办公楼结构抗震可恢复性能设计

以一栋超高层办公楼为例,介绍了工程结构的抗震性能目标及耗能装置耗能目标,将可恢复功能防震结构的概念从理论应用到实际工程中。在传统抗震结构布置的基础上,根据结构受力特点布置了BRB、软钢连梁、伸臂阻尼及阻尼墙等耗能装置,并进行了多遇地震作用下的弹性分析和罕遇地震、极罕遇地震作用下的弹塑性分析。多遇地震作用下的弹性分析结果表明,结构主要指标均满足规范要求;罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明,可更换构件及黏滞阻尼构件充分耗能,能够有效地控制结构的残余层间位移角及结构的损伤,结构整体具有良好的震后可恢复性能;极罕遇地震作用下的弹塑性分析结果表明,结构可达到“不倒”的性能目标。     

钢混框剪高层结构地震能量分布及耗散研究

为了研究复杂建筑结构在地震作用下地震能量的分配与耗散机制,基于能量平衡原理和Perform 3D软件对钢筋混凝土框架 剪力墙高层结构模型进行了动力弹塑性能量时程分析,得到了框剪高层结构在罕遇地震作用下地震能量的输入、分布及耗散规律;考察了地震动特性对钢混框剪高层结构地震能量输入及分配的影响,确定了地震耗能占输入能的比例时程;分析了结构阻尼比和结构延性对框剪高层结构地震输入能、阻尼耗能和滞回耗能及其耗能比例的影响规律,确定了阻尼比对滞回耗能和延性比对阻尼耗能的交互影响;研究了框剪高层结构地震滞回耗能沿结构竖向分布和沿横向构件内部分配的规律,确定了竖向刚度分布对结构地震滞回耗能的影响;揭示了钢混框剪高层结构地震输入能量及其分布规律。所得结论可为基于能量平衡原理的抗震设计理论在复杂钢筋混凝土高层建筑结构实际工程中的运用提供参考。     

单自由度体系非线性地震能量反应的计算

随着结构抗震理论的深入研究,目前对结构地震破坏比较一致的看法：基于最大位移反应首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则比较符合震害和试验实际.采用能量耗散来描述结构的塑性累积损伤,其形式简单、计算方便,又能够较好地反映地震动的强度、频谱特性,特别是强震持续时间对结构破坏的综合影响.建立了单自由度体系在地震作用下的能量反应公式,通过对结构地震反应能量的计算,综合考虑地震动三要素和结构自身动力特性,分析了地震总输入能受各种因素影响的变化规律及地震总输入能在滞回耗能和阻尼耗能之间分配受各因素影响的变化规律.     

成束钢框筒结构罕遇地震作用下的能量反应分析

基于对三种不同竖向收进方式的成束钢框筒结构进行的罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,得到各种能量项数值,分析了采用不同峰值加速度输入下各能量项时程曲线的变化趋势。对输入能与地震加速度的关系、塑性耗能沿楼层的分布规律以及塑性耗能在构件中的分配进行了研究。探讨了组成束筒的各单个框筒的塑性耗能特点及其与竖向收进方式的关系。结果表明：采用不同的峰值加速度输入不影响弹性应变能、塑性耗能、阻尼耗能以及动能各项占总输入能比例的时程曲线变化趋势;当地震作用超过一定强度时,动能和弹性应变能在输入能中所占的比例变小,输入能主要依靠结构的塑性耗能来耗散;输入峰值加速度不同,塑性耗能沿楼层的分布规律也不同;窗裙梁是成束钢框筒结构最主要的耗能构件;组成束筒的各单个框筒耗能与输入的地震动峰值加速度有关;当输入的峰值加速度较大时,对于竖向未收进的模型,中间部位筒的耗能小于其周边筒的耗能,对于竖向收进的筒体,除收进变化较大的个别单筒外,单筒各层平均耗能较为均匀。     

Energy dissipation and damping effect analysis of rocking truss-BRB-steel frame system

在摇摆桁架-BRB-钢框架体系中设置BRB构件,以增强结构体系的耗能能力,控制并减轻结构的地震损伤。基于大震作用下的时程分析,对BRB构件的耗能量、能量时程曲线、累积位移系数以及结构层间位移集中系数进行了分析。结果表明：摇摆界面上的BRB构件滞回环饱满,在地震作用下能稳定地发挥耗能能力,各层BRB构件的屈服顺序以及耗能量的大小对该层的耗散地震能量的先后和大小影响较大,BRB构件累积位移系数随楼层数的增加而增大;摇摆桁架-BRB-钢框架体系侧向变形和结构损伤较原钢框架结构更加均匀,同时,BRB构件的耗能减震作用可提高结构体系抵抗地震损伤的可恢复性。     

基于能量平衡的梁柱刚接防屈曲支撑钢框架设计方法

针对梁柱刚接的防屈曲支撑钢框架,根据能量平衡的概念提出基于能量的抗震设计方法,使结构在罕遇地震作用下满足给定的目标位移。设计方法以钢框架与防屈曲支撑在目标位移下耗散的能量之和等于地震输入能量为准则进行能量分配。地震输入能量以原钢框架的地震输入能量为基准,计入结构周期和延性变化的影响进行调整后得到,并以结构在位移幅值下循环1周耗能作为总耗能。建立防屈曲支撑的耗能需求曲线和目标位移下的耗能能力曲线,求得防屈曲支撑的截面面积。应用此方法设计3跨5层的防屈曲支撑钢框架结构,采用ANSYS软件建立有限元模型,对所设计的钢框架结构进行罕遇地震作用下的时程分析,结果表明：应用此方法设计的梁柱刚接防屈曲支撑框架在地震作用下最大层间位移角与给定的设计目标较为一致,所设计的结构安全可靠。     

东京晴海岛海神广场的结构制振设计

东京晴海岛海神广场建于2001年,是由3栋超高层智能型办公大楼及周边商业设施构成的综合建筑群。基于抗震性能设计理念,结构设计师在这3栋超高层办公大楼里合理地布置了阻尼器,以用来有效地吸收大地震时的地震能量。本文介绍了大楼的结构体系和设计方针,同时也介绍了制振构件的布置及其制振效果的验证。     

基于弯剪分离的塑性铰支墙抗震性能试验研究

钢筋混凝土剪力墙是框架-剪力墙结构体系重要的抗震构件,可以为结构提供较大的抗侧刚度,但是在实际震害中发现墙体底部易发生不可修复的损伤。针对这一问题,提出一种基于弯剪分离的剪力墙,旨在分别设计其抗弯与抗剪构件的基础上有效控制墙体的损伤,并通过选择合适的消能器作为其抗弯构件以增强耗能能力,进一步提高抗震性能。设计并制作了3个1/3缩尺剪力墙,进行拟静力试验,其中1个为普通钢筋混凝土剪力墙,另外2个分别为采用金属型消能器和摩擦型消能器作为抗弯构件的塑性铰支墙。试验结果表明：以不同消能器作为抗弯构件的塑性铰支墙的受力性能主要由消能器控制,具有明确简单的力学模型;消能器屈服后集中产生塑性变形,拥有良好的损伤控制能力和滞回耗能能力,且震后易于对消能器进行快速修复和更换,实现“震后可恢复”的目的。     

耗能型屈曲约束支撑在结构设计中的合理应用与参数控制

针对耗能型屈曲约束支撑（BRB）在结构设计中遇到的突出问题开展理论和案例研究,讨论并整理了耗能型BRB在结构方案选型时主要考虑的因素和技术参数,对BRB屈服荷载与轴向刚度的合理匹配以及屈服变形与支撑长度的合理匹配进行分析,定义了两组参数匹配系数,并分别建议了合适的取值区间。通过案例分析了BRB屈服耗能可能对结构整体指标产生的不利影响,提出应在设计中评估设防地震及罕遇地震作用下结构可能产生的性能突变,不宜同时考虑BRB调整结构刚度和耗能双重作用的发挥,建议限制BRB在超过设防烈度地震作用以后再进入耗能阶段。通过附加阻尼比计算式的推导和参数分析,明确了BRB耗能效果的基本规律特征：附加阻尼比大小受结构自身和BRB参数双重影响,BRB分担的楼层地震剪力比例是主要影响参数,且随着地震作用的增大附加阻尼比并非一直增大,而是对应某一地震作用水平具有最大值。分析了BRB多遇地震耗能与大震变形控制问题,给出不同结构体系中保证支撑罕遇地震作用下使用安全的变形要求,并提出采用改进型BRB构造形式的建议,以满足在多遇地震耗能的同时保证罕遇地震作用下使用安全的特殊需求。研究结论为耗能型屈曲约束支撑在工程中的合理、高效应用提供理论参考。