位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架减震效果及动力试验研究

为提高黏滞阻尼伸臂桁架在地震作用下的耗能效率,设计了一种带位移放大装置的黏滞阻尼伸臂桁架。对分别设置传统型和位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构进行有限元分析,对比了结构的地震响应及阻尼器的工作状态。通过动力荷载试验,考察两种黏滞阻尼伸臂桁架的滞回性能,对比阻尼器的位移及耗能,研究位移放大系数的变化规律,分析伸臂桁架刚度对黏滞阻尼伸臂桁架工作效率的影响。结果表明：相比传统型黏滞阻尼伸臂桁架,采用位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架可将阻尼器的耗能效率提高至原来的1.5~1.8倍,使结构获得更好的减震效果;位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架滞回曲线光滑、对称、饱满,具有良好的工作性能,且能有效放大阻尼器的工作位移并增大耗能;提出了黏滞阻尼伸臂桁架的位移放大系数的计算式,计算值与试验值吻合较好;为保证黏滞阻尼伸臂桁架的工作效率,建议伸臂桁架的刚度比取值不小于9。     

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。     

黏滞阻尼伸臂桁架布置对超高层建筑抗震性能的影响

超高层建筑中利用伸臂桁架布置黏滞阻尼器,可避免传统刚性伸臂桁架所带来的不利影响.为探讨伸臂桁架布置形式对超高层建筑结构中黏滞阻尼器的减震效果和对局部构件受力的影响,以一个8度区、407m高的巨型斜撑框架-核心筒结构为例,通过动力弹塑性时程分析,研究黏滞阻尼伸臂桁架分别按通过内柱或避开内柱直接由核心筒悬挑两种方案设计时结构的整体抗震性能和构件内力.结果表明:两种设计方案均可有效协同核心筒和外框架共同受力,但当伸臂桁架经过内柱且弦杆布置在楼面时,因桁架端部受楼面约束,黏滞阻尼器变形受到限制,不能充分发挥作用.当伸臂桁架改为避开内柱、直接由核心筒悬挑,且弦杆脱离楼板约束可自由变形时,黏滞阻尼器耗能能力大幅提升,即使主体结构因塑性损伤产生一定偏位,黏滞阻尼器仍可适应变形继续耗能;因黏滞阻尼器耗能作用明显,主体结构变形得到有效控制,与其相连的巨柱和核心筒负担减轻,结构抗震性能得到一定改善.     

黏滞阻尼器伸臂桁架布置对超高层结构减震性能影响研究

在超高层结构中,传统伸臂桁架能显著提高结构抗侧刚度、减小结构侧移,但给结构带来刚度、内力突变等不利影响,形成结构薄弱层。黏滞阻尼器伸臂桁架因其在一定程度上减小结构刚度、提供附加阻尼比,成为近年高层建筑结构抗震与抗风的新型体系。针对一226 m超高层结构中某一榀平面框架-剪力墙,在伸臂桁架中布置黏滞阻尼器,对比分析5种不同黏滞阻尼器布置方案伸臂桁架结构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的消能减震效果,将为黏滞阻尼器在超高层结构伸臂桁架中的进一步研究和应用提供借鉴。     

天津某超高层框架-核心筒结构消能减震技术研究

建筑结构设计需进行抗震分析,超高层框架-核心筒结构为抵抗地震作用,若采用传统设计方法增大构件尺寸,往往会使得地震作用进一步增大,从而造成结构抗震性能的降低。以一个超高层框架-核心筒结构工程为实例,在伸臂桁架楼层设置黏滞性阻尼器并进行时程分析,通过对比无阻尼器模型和增设阻尼器模型的楼层剪力及位移等指标,并分析其耗能情况,揭示了阻尼器对超高层框架-核心筒结构的减震效果。研究发现,在中震作用下,增设阻尼器可以提供大约0. 5%附加阻尼比,首层剪力减小约3. 8%,加强层剪力减小约4. 0%,顶层位移减小约4. 7%,伸臂桁架内力减小约4%。可见,在伸臂楼层设置黏滞性阻尼器能够发挥阻尼器的耗能作用,降低核心筒剪力墙的损伤,提高结构在地震作用下的性能。     

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。     

黏滞阻尼伸臂桁架在超高层结构中的应用研究

黏滞阻尼伸臂桁架是针对核心筒-伸臂桁架结构将黏滞阻尼器竖向布置于伸臂桁架端部的一种消能减震技术,对位于高烈度抗震设防区的超高层框架-核心筒结构,采用该技术不仅可以有效地降低地震作用,还可以避免传统刚性伸臂桁架所带来的不利影响。为研究黏滞阻尼伸臂在超高层结构中的减震规律,对设置黏滞阻尼伸臂的超高层框架-核心筒结构进行减震作用分析,同时研究伸臂桁架刚度以及阻尼器参数对减震效果的影响。结果表明:黏滞阻尼伸臂具有附加阻尼和等效动刚度双重减震作用;综合考虑减震效果和经济性,伸臂桁架存在最优刚度;阻尼指数越小,减震效果越好;阻尼系数存在较优区间,使得黏滞阻尼伸臂取得较好的减震效果。     

黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度减震体系的地震反应分析

为了研究黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的减震控制,基于对其工作机理和阻尼力计算公式的已有研究,建立了安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的单自由度体系运动方程和能量方程,对安装黏滞阻尼器的单自由度体系和安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度体系进行了地震反应分析对比,包括:对具有相同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了多遇地震作用下的控制效果分析和能量分析;对El Centro波作用下具有相同位移控制效果的不同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了罕遇地震作用下的控制效果分析和能量分析.结果表明,该装置在不同强度地震作用下对位移、速度、阻尼力等响应具有明显的放大作用,安装阻尼系数较小的阻尼器可达到直接安装阻尼系数较大阻尼器相同的减震和耗能效果,且具有在不同强度地震作用下位移不失效的优点.     

黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度减震体系的地震反应分析

为了研究黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的减震控制,基于对其工作机理和阻尼力计算公式的已有研究,建立了安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大装置的单自由度体系运动方程和能量方程,对安装黏滞阻尼器的单自由度体系和安装黏滞阻尼器凸轮式响应放大单自由度体系进行了地震反应分析对比,包括:对具有相同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了多遇地震作用下的控制效果分析和能量分析;对El Centro波作用下具有相同位移控制效果的不同阻尼系数的黏滞阻尼器,进行了罕遇地震作用下的控制效果分析和能量分析.结果表明,该装置在不同强度地震作用下对位移、速度、阻尼力等响应具有明显的放大作用,安装阻尼系数较小的阻尼器可达到直接安装阻尼系数较大阻尼器相同的减震和耗能效果,且具有在不同强度地震作用下位移不失效的优点.     

单层与多层放大型黏弹阻尼器力学性能研究

为提高黏弹型阻尼器耗能效率,结合杠杆位移放大装置设计了3种放大型黏弹阻尼器,分别为单层放大型黏弹阻尼器、多层单向放大型黏弹阻尼器和多层双向放大型黏弹阻尼器。在线性Kelvin模型的基础上,提出了改进的非线性NLKelvin模型用于描述阻尼器的非线性力学特性,并建立了相应的力学模型。对单层放大型阻尼器与普通黏弹型阻尼器进行力学性能试验,试验结果表明：单层放大型阻尼器的阻尼力与耗能均得到了显著的提高,其阻尼力是普通阻尼器的5.41倍,耗能是普通阻尼器的3.09倍;试验滞回曲线与非线性NLKelvin模型吻合良好。针对附加4种不同减震方案的7层混凝土框架进行了动力时程响应分析,发现所提出的放大型黏弹阻尼器的响应控制能力均显著优于普通黏弹阻尼器的,其中附加单层、多层单向、多层双向放大型阻尼器结构的位移减震率分别为12.8%、32.5%、53.6%,附加阻尼比分别为2.9%、4.8%、6.1%,进一步验证了所提出的装置均具有良好的减震性能。     

黏滞阻尼器在超高层结构设计中的应用

随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快,超高层建筑发展迅速。为有效提高结构的抗震性能和经济性,黏滞阻尼器已逐渐应用于超高层建筑设计中。黏滞阻尼器最常用的布置形式是柱间支撑,且以单一应用为主。为提高黏滞阻尼器的工作效率,介绍了两个黏滞阻尼器在超高层结构设计中的应用实例。实例采用了两种新型的、高效的黏滞阻尼器应用方式,分别为加强层中结合伸臂桁架竖向布置、杆式黏滞阻尼器和黏滞阻尼墙混合应用。介绍了方案设计思路,为合理应用黏滞阻尼器提供了指引。通过结构方案选型比较,证明了黏滞阻尼器在超高层结构设计中具有较好的实用性和经济性。     

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。     

液体黏滞阻尼器在超高层结构上的抗震抗风效果和经济分析

为了保护地震及大风环境下的高层和超高层建筑,加设液体黏滞阻尼器是目前被工程界广泛认同、发展最为迅速、最为有效的结构振动保护方案。综合介绍国内外安装液体黏滞阻尼器的7座高层建筑,对阻尼器的安置方式、减振结构的抗震(振)效果、相关规范以及经济性进行评述。其中墨西哥Mayor大楼、美国波士顿大楼是世界工程界成功应用耗能减震装置的经典案例,银泰中心、盘古大观是我国首批使用阻尼器进行减振控制的超高层建筑,对这些工程采用的计算分析方法,结构抗震设计进行汇总,并提供相关建议和意见,供设计者参考。近期美国几位学者在一座42层钢筋混凝土结构的概念设计中,提出采用阻尼器替代剪力墙体系进行抗震设计的理念,对这一高层建筑工程的抗震新方向进行介绍,引为参考。     

超高层建筑结构加强层耗能减震技术及连接节点设计研究

在框架-核心筒结构体系中,加强层可显著提高结构抗侧刚度、减小结构侧移,但会带来结构刚度、内力突变等不利影响。以某超高层建筑为工程背景,研究了黏滞阻尼器在伸臂桁架体系中的应用及在多遇地震和罕遇地震作用下的减震效果,研究了设置黏滞阻尼器的环带桁架在超高层建筑中的较优位置和减震效率。结果表明：黏滞阻尼器在伸臂桁架结构中的设置可以减小核心筒剪力墙的塑性损伤,减小结构的动力响应;设置黏滞阻尼器的环带桁架宜布置在层间相对速度大的位置,随超高层结构高度增加,阻尼器的减震效率降低。通过对伸臂桁架与外框柱、核心筒连接节点的设计及构造的分析,提出了连接节点的设计建议。     

高风地区超高钢结构黏滞阻尼多性能减振设计

对超高层结构的抗风性能要求很难单独通过调整结构构件尺寸来满足,所以耗能减振技术应运而生。耗能减振技术为建筑抗风设计开辟了新的途径,并以传统抗风设计无可比拟的优点,受到了各国学者和工程人员的青睐和重视,得到了越来越多的研究。黏滞阻尼器作为一种速度相关的耗能减振设备,具有出力平稳、在微小位移下仍能发挥作用的优点,因此黏滞阻尼器在风荷载下能够正常发挥作用。反向肘节放大系统是一种阻尼器位移放大的机械系统,它可以将阻尼器的作用放大到2～4倍,在减振效果相同时可以将阻尼器数减少几乎一半。在此基础上,以某超高层项目作为工程案例介绍了该项目黏滞阻尼系统的具体设计,并对有控结构和无控结构在风荷载下的性能进行了对比,结果表明,黏滞阻尼系统显著提高了结构的抗风性能。     

消能减震伸臂桁架在超高层结构中的风振控制研究

随着建筑物高度的增加,框架-核心筒-伸臂结构体系的应用越来越多。同时,多道伸臂桁架的布置在超高层结构中越来越普遍,较柔的超高层结构的自振频率接近脉动风的频率,风振下结构的加速度较大,易引起舒适度问题。针对某带多道伸臂桁架的超高层建筑,提出在伸臂桁架与外框架间布置黏滞阻尼器的方法,即采用带黏滞阻尼器的消能减震伸臂桁架,来控制结构在风振下过大的加速度响应,重点分析其抗风性能及在不同高度的伸臂桁架中布置黏滞阻尼器的减振效率。     

乌鲁木齐绿地中心黏滞阻尼器结构设计北大核心CSCD

消能减震技术的应用是超高层结构抗震设计的一种新思路。以乌鲁木齐绿地中心为例,介绍带黏滞阻尼器超高层结构设计的关键问题,包括阻尼器的布置方式、参数选择以及相关构造,整体结构性能指标,阻尼器耗能效果。通过弹塑性时程分析验证其在大震下的结构性能。通过对减震结构和抗震方案的整体指标、抗震性能和经济性指标的对比,说明减震结构方案的优越性。     

乌鲁木齐绿地中心黏滞阻尼器结构设计

消能减震技术的应用是超高层结构抗震设计的一种新思路。以乌鲁木齐绿地中心为例,介绍带黏滞阻尼器超高层结构设计的关键问题,包括阻尼器的布置方式、参数选择以及相关构造,整体结构性能指标,阻尼器耗能效果。通过弹塑性时程分析验证其在大震下的结构性能。通过对减震结构和抗震方案的整体指标、抗震性能和经济性指标的对比,说明减震结构方案的优越性。     

附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件力学行为分析

为提高传统风格建筑混凝土梁柱组合件的抗震性能,将其与黏滞阻尼器相结合,形成附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件。为研究该类型试件力学行为,设计了两组不同构造形式的6个试件,每组包括附设黏滞阻尼器的梁柱组合件及未附设黏滞阻尼器的对比试件,对其进行动力循环加载试验,获得其荷载-位移曲线,并对其耗能能力、延性性能及刚度变化等抗震性能进行分析。分析结果表明:附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件荷载-位移曲线饱满,位移延性及耗能能力优于对比试件。随着控制位移的增大,黏滞阻尼器阻尼力-位移包围的面积逐渐增大,耗能能力逐渐增加,但在试件屈服点处,黏滞阻尼器耗能能力有明显下降,之后,耗能能力稳步提升。     

某框架-剪力墙结构优化设计与减震控制

为研究某框架-剪力墙结构的截面优化和抗震性能,建立ETABS三维有限元模型,提出对结构进行截面优化并且增设黏滞阻尼器的优化方案。在8度多遇和罕遇地震作用下,分析对比了原结构与优化减震结构的动力响应,分析了黏滞阻尼器的耗能情况,并且计算了黏滞阻尼器的附加阻尼比效应。结果表明:优化减震结构中黏滞阻尼器有效发挥了耗能特性,降低了结构在地震荷载作用下的动力响应;优化减震结构建筑使用面积相对原结构约增大79.9m2,非线性黏滞阻尼器能够给结构提供3.98%的附加阻尼比。