带肘节式连接耗能减震层的超高层结构抗震性能研究

以某299.3m超高层框架-核心筒结构为研究对象,针对该工程的自身特点提出了设置屈曲约束支撑、肘节式和人字形连接黏滞阻尼器的3种耗能减震层控制方案。在8度小震作用下,对比分析了不同控制方案对耗能减震层内力突变的减震控制效果,同时对黏滞阻尼器采用肘节式和人字形两种连接方式的耗能率进行对比分析。结果表明,带肘节式连接减震方案能有效地降低耗能减震层位置处的内力突变,减震层位置剪力墙剪力突变幅值的最大降幅达46.2%,大大降低了加强层构件连接部位应力集中效应,验证了黏滞阻尼器采用肘节式连接比人字形连接具有更高的耗能效果,耗能率最大提高133.1%,证明了带肘节式连接耗能减震层对超高层结构抗震的有效性和可行性。     

附加黏滞阻尼器超高层结构的抗风抗震设计与分析

针对某超高层钢结构既要满足抗震要求,又要满足抗风要求,采用黏滞阻尼器对其进行消能减震(振)设计。用ETABS软件分析了结构在10年一遇风荷载、50年一遇风荷载、多遇地震作用下结构响应;用Perform-3D软件分析了结构在罕遇地震下的响应。分析结果表明,黏滞阻尼器改善了结构在风荷载下的舒适性,显著降低了结构在风荷载作用下的响应,也使地震响应有所降低,同时延缓了结构塑性铰的出现,对结构抗震性能的提高起到一定作用。     

肘节式支撑钢框架非线性时程分析

在肘节式支撑上附加软钢阻尼器,进行3种地震波罕遇地震作用下的时程分析,同时与附加相同阻尼器的人字形支撑作比较,说明肘节式耗能支撑消能减振性能的优越性,并通过参数分析,得出软钢阻尼器中无量纲参数hdb0/h0,Xdby/Xy及其第二刚度系数OL对阻尼器减振效果的影响规律.     

超高层悬臂肘节黏滞减震层的减震控制分析与设计

将悬臂肘节黏滞消能系统与超高层结构设备层相结合,形成悬臂肘节黏滞减震层方案,采用ETABS有限元程序对典型工程实例进行非线性动力时程反应分析,研究了不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞减震层对超高层结构减震效果的控制规律,对悬臂肘节型连接机构进行了支撑设计.研究结果表明:不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞减震层对超高层结构均具有良好的减震效果,地震强度越大,黏滞减震层水平抗侧刚度的突变程度越小;不同强度地震作用下悬臂肘节黏滞消能系统均能实现良好的变形放大效率,速度指数为0.3的黏滞阻尼器在设防地震和罕遇地震下变形放大效率较优,此时悬臂肘节黏滞减震层在设防地震下的减震效果最好,其次是多遇地震,罕遇地震时减震效果相对略小;给出了悬臂肘节连接机构的支撑设计方法,为类似工程实践提供参考.     

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。     

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。     

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。     

宁夏卫海财富大厦消能减震设计

宁夏卫海财富大厦设计之初面临扭转严重、多遇地震下结构层间位移角超标等问题。采用同时安装屈曲支撑、普通支撑和黏滞阻尼器的组合应用消能减震方案,并进行反应谱计算和弹性及弹塑性时程计算。计算表明,多遇地震时通过发挥支撑的刚度调整功能和黏滞阻尼器的耗能功能,较好地解决了前述问题;罕遇地震时同时发挥屈曲支撑和黏滞阻尼器的耗能功能,较好地保护了主体结构,实现了设计目的。该方案及其设计实现过程,对框剪结构消能减震设计具有一定的借鉴意义。     

某教学楼附加粘滞阻尼器减震控制研究

对处于高烈度地区的某中学教学楼进行了消能减震设计,对比分析了未附加阻尼器和附加粘滞阻尼器减震结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能。结果表明:多遇地震作用下,附加粘滞阻尼器结构较常规结构基底剪力减少约30%,楼层侧移降低约15%,粘滞阻尼器消能减震效果明显;罕遇地震作用下,结构屈服机制合理,阻尼器耗能效果显著,与阻尼器相连接梁柱能可靠工作。     

大行程墙式铅剪切阻尼器试验研究和工程计算

目前,我国对建筑结构耗能设备的行程提出了更高的需求,大行程的减震耗能设备亟需研发。提出了一种适用于建筑结构的墙式铅剪切阻尼器并进行了试验,在此基础上,通过对实际结构进行有限元分析得到墙式大行程铅剪切阻尼器的实际减震效果。结果表明该种阻尼器具有较好的消能减震能力,能够在多遇及罕遇地震中多遇地震作用下提升建筑结构的耗能能力。     

某医技楼消能减震设计及非线性分析

上海某医院医技综合楼项目为高层框架-剪力墙结构,采用了墙板式软钢位移型阻尼器的消能减震设计方案。为研究该方案的减震效果,利用ETABS、PKPM-SAUSAGE两种有限元软件对结构进行多遇地震和罕遇地震下的非线性时程分析,分析结果表明:PKPM、YJK等常规设计软件中等效支撑+附加阻尼比能够有效地模拟阻尼器的作用;通用有限元分析模型中非线性连接单元能有效地模拟阻尼器的作用;软钢位移型阻尼器在小震下开始屈服耗能并为结构提供附加阻尼比,采用规范法和能量法两种方法计算,计算结果表明,阻尼器能够为该高层框架-剪力墙结构提供1%的附加阻尼比;罕遇地震下,阻尼器充分耗能,且所有阻尼变形均不超过产品限值;采用消能减震方案后,结构抗震性能有了较大提高。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器的减震效果对比研究

以某钢筋混凝土框架结构工程实例为研究对象,选取与场地条件相匹配的地震动作为激励,在SAP2000程序中计算了该结构在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力反应,并在框架结构模型中分别设置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器。通过试算确定消能减震装置的参数,使得两种消能减震结构在多遇地震作用下的位移减震率均为40%。在此条件下,对比分析了结构的层间位移角、楼层加速度、基底剪力、柱轴力、塑性铰分布和各层阻尼器的工作状态。分析表明：在多遇地震作用下,屈曲约束支撑增大了结构的加速度响应,而黏滞阻尼器能够减小结构的加速度响应;在罕遇地震作用下,二者均能有效控制楼层的加速度响应,而屈曲约束支撑的位移减震效果更好,但黏滞阻尼器对框架柱内力的减少效果更为显著。     

偏心支撑钢框架减震结构动力性能分析

为了研究粘滞阻尼器在钢结构中的减震性能,文中选取高层偏心支撑钢框架结构进行数值分析,通过ETABS有限元软件建立高层偏心支撑钢框架结构和高层VFD偏心支撑钢框架减震结构两种模型,对两种结构模型都进行模态分析和罕遇地震下非线性时程分析,对原结构额外进行多遇地震下反应谱分析和线性时程分析。研究结果表明,在结构外围加入VFD后,罕遇地震作用下,减震结构的层间位移角减小比较明显,VFD滞回曲线饱满,其耗能能力较强,阻尼器能有效减少地震传给结构的能量,使结构变得更加安全,但减震结构中阻尼器的耗能多少与耗能比例大小之间没有确切的联系,使得减震结构中阻尼器耗能较多和耗能比例较大的地震波,其波形图相对饱满。     

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。     

多层钢筋混凝土框架结构减震方案对比分析

某3层幼儿园建筑,采用钢筋混凝土框架结构,抗震设防烈度为8度(0.30g),抗震设防类别为重点设防类,为了满足建筑净高和使用要求,减小框架柱截面,拟在结构中设置消能减震构件,故对比分析了分别在结构中设置防屈曲支撑(BRB)、金属剪切阻尼器(SD)、黏滞阻尼墙(VDW)的模型。通过无控模型、BRB模型、SD模型以及VDW模型在多遇地震下的弹性时程分析,对比了周期、层间位移、层剪力以及减震率;通过罕遇地震下的弹塑性时程分析,比较了层间位移、层剪力以及消能减震构件的耗能。经过分析比较,给出了BRB、SD、VDW在多遇地震、罕遇地震下的作用特点,为后续类似项目的消能构件的选型提供参考。     

某裙房结构大跨度空间改造与减震设计

以某酒店裙房框架结构大跨度空间改造为研究对象,为保证大跨度空间改造后满足结构抗震要求,采用黏滞阻尼器和防屈曲支撑的混合减震控制方案对该裙房框架结构进行减震控制研究,分析了减震框架结构的动力响应和阻尼装置的耗能性能。研究结果表明:混合减震控制方法能有效提高裙房大跨度空间结构的抗震性能,多遇和罕遇地震作用下的减震效果分别达到27.51%和46.52%;黏滞阻尼器在多遇和罕遇地震作用下均发挥了良好的耗能性能;防屈曲支撑在多遇地震作用下作为钢支撑为结构提供刚度,但在罕遇地震作用下亦发挥了良好的耗能性能,表明所提减震控制方案可对结构同时附加刚度和阻尼。本文研究成果可为类似结构大跨度空间改造提供参考。     

设置悬臂肘节型黏滞阻尼器高层结构的减震效果分析

针对结构层间位移小、黏滞阻尼器减震效果难以发挥的问题,提出悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统,介绍了该消能系统的构造、原理与特点,对黏滞阻尼器分别采用悬臂肘节型、肘节型和消能伸臂型连接的高层结构的减震效果进行对比分析。结果表明:悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统能充分利用高层结构的弯曲变形和层间剪切变形增大阻尼器的输出位移,阻尼器的名义位移放大系数可达3~5倍;悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统对结构水平位移、层间位移角和层间剪力均具有很好的减震效果,设置在结构的中部或中下部楼层时阻尼器位移放大效果最好。     

装配式斜支撑节点钢框架消能减震设计

新型工业化装配式斜支撑节点钢框架由桁架梁、立柱、斜撑等构件组成,斜撑改变了结构的传力途径,使得结构刚度提高,但延性降低。为提高地震作用下结构延性,采用粘滞阻尼器对结构进行消能减震设计,运用SAP2000软件对非减震结构和减震结构进行罕遇地震下的非线性时程分析,对比分析不同阻尼器布置方案的减震效果,对结构整体抗震性能进行评价。分析结果表明:在罕遇地震作用下,粘滞阻尼器表现出良好的耗能性能,减震结构拥有更大的弹塑性变形和强度储备。在结构中从底层开始连续布置1/2楼层阻尼器即可达到所有楼层均布置阻尼器时的减震效果。     

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。