浅谈黏滞流体阻尼器减震方案及工程应用

以黏滞流体阻尼器为例,结合云南省某教学楼项目,根据减震目标、阻尼器的位置、阻尼器的尺寸、阻尼器的性能和地方标准等方面确定黏滞流体阻尼器的减震方案。该教学楼采用混凝土框架结构,结构纵横向布置黏滞流体阻尼器。采用考虑附加阻尼比的结构模型(PKPM)和弹簧模型(MIDAS/GEN)对结构在多遇地震作用下的响应进行分析,采用弹簧模型(MIDAS/GEN)对结构在罕遇地震作用下的结构响应进行分析。分析结果表明:1)综合考虑减震目标、阻尼器的位置、阻尼器的尺寸、阻尼器的性能和地方标准等方面确定黏滞流体阻尼器的减震方案是合理的;2)该减震方案可以满足结构在多遇地震作用下和罕遇地震作用下的减震目标;3)多遇地震作用下,黏滞流体阻尼器为结构提供附加阻尼比,罕遇地震作用下,黏滞流体阻尼器继续为结构耗能;4)黏滞流体阻尼器布置灵活,采用墙式布置方式的黏滞流体阻尼器可以完全隐藏在建筑中,同时也可以保证节点在罕遇地震作用下保持弹性。     

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。     

高烈度区某框架-核心筒结构耗能减震控制研究

针对位于高烈度区的某高层建筑,采用高层结构减震控制理论,选取非线性粘滞流体阻尼器耗能装置对结构进行减震控制。首先基于通用有限元分析软件平台建立了三维结构弹塑性分析模型,然后分别对多条地震波输入下减震前后结构的动力响应进行了弹塑性时程分析,并从力、变形和能量三大指标方面对减震前后的结构在多遇和罕遇地震作用下的地震响应结果进行了对比分析。结果表明:采用非线性粘滞流体阻尼器减震方案可以提高结构的整体抗震性能,起到良好的减震效果。     

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。     

某中学框架结构减震优化控制及抗震加固分析

针对位于Ⅳ类土上需要进行抗震加固的某中学框架结构,采用结构减震控制理论,选取非线性黏滞流体阻尼器耗能装置对结构进行减震优化控制,并对安装阻尼器后结构局部构件进行加固。首先基于ETABS软件建立三维弹性模型,对7条地震波输入下减震前后结构的动力响应进行多遇地震下的弹性时程分析,经过优化设计与比选确定黏滞流体阻尼器的参数与个数。同时建立三维弹塑性分析模型进行了弹塑性时程分析,并从力、变形和能量三大指标方面对减震前后的结构在多遇和罕遇地震作用下的地震响应结果进行对比分析。结果表明,采用的优化方法方便快捷,选取的非线性黏滞流体阻尼器减震方案可以提高结构的整体抗震性能,起到了良好的减震效果。     

某高烈度区超限减震框剪结构弹塑性地震响应影响因素分析

对位于高烈度区、采用黏滞流体阻尼器减震设计的某高度超限钢筋混凝土框架-剪力墙结构进行弹塑性时程分析,研究了地震波幅值、黏滞流体阻尼器的阻尼系数和阻尼指数对该结构弹塑性地震响应的影响。采用MARC软件对整体结构进行建模与弹塑性时程分析,并基于MARC软件介绍了模拟混凝土梁、柱的纤维梁模型,模拟剪力墙的分层壳模型与黏滞流体阻尼器的模拟方法。分析结果表明:地震波幅值增大时,阻尼器的减震效果降低;阻尼指数不变时,结构的弹塑性地震响应随阻尼系数的增大而减小;阻尼系数不变时,结构的弹塑性地震响应随阻尼指数的增大而增大;但是结构在罕遇地震作用下的响应对阻尼系数和阻尼指数的变化不敏感,因此阻尼器参数的优化可以只考虑多遇地震作用。     

成都某学校教学楼采用黏滞阻尼器的减震分析

针对采用黏滞阻尼器(VFD)减震装置的某教学主楼结构采用PKPM软件进行了多遇地震响应分析,得到结构在弹性阶段的各项整体指标;然后采用Midas Gen软件模拟并分析了减震装置的工作性能和减震效果,并计算附加阻尼比;最后采用SAUSAGE软件分析了该减震结构在罕遇地震作用下阻尼器的工作性能和结构构件损伤情况。该学校结构在本地区设防地震时满足正常使用要求,结构整体(含各关键构件等)均满足预先设定的性能目标。     

中国妇女活动中心酒店采用软钢和粘滞阻尼器减震控制分析

针对北京中国妇女活动中心酒店这一高烈度区特别不规则结构,研究了高层不规则结构减震理论,提出了采用软钢阻尼器和粘滞阻尼器两种消能减震装置,对该结构在无控和有控制后在地震作用下的动力响应和控制效果进行研究。文中,通过建立结构的力学模型,首先分析了结构的动力特性;然后,分别从能量、变形和力三个方面对比了无控结构及安装了软钢阻尼器和粘滞阻尼器的结构在多遇地震以及罕遇地震作用下的动力响应。结果表明:在较宽的地震波频带内,两种阻尼器对于控制这一不规则结构的扭转效应,提高该结构的整体抗震性能均有较好的减震效果。相对粘滞流体阻尼器而言,软钢阻尼器控制结构水平加速度效果较好;而粘滞流体阻尼器在控制结构水平位移性能稍好。     

超高层斜交网格筒体结构减震设计研究

以云南省某超高层斜交网格筒体结构为工程背景,对斜交网格筒体结构进行减震设计研究。通过在原斜交网格筒体结构设置黏滞阻尼伸臂桁架、在斜交网格斜撑位置附加黏滞阻尼支撑以及在上部分叉巨柱间设置黏滞阻尼器,形成斜交网格减震结构。分别对比研究了该减震结构的减震效果、不同地震输入方向下结构的附加阻尼比取值、阻尼器参数的优化以及减震结构在罕遇地震作用下的抗震性能。分析结果表明:斜交网格减震结构具有良好的减震效果;在罕遇地震下,该结构表现出良好的抗震性能。     

耗能减震技术在北京汽车产业研发基地结构中的应用

耗能减震技术通过在结构物的某些部位设置耗能装置,利用其局部变形提供附加阻尼,以消耗地震能量,减小主体结构地震反应,从而达到减震、控震的目的。北京汽车产业研发基地项目建筑造型较特殊,结构的扭转效应比较大,为了减小结构的地震响应,尤其是在罕遇地震下的响应,在关键部位布置了若干黏滞流体阻尼器。采用MIDAS软件对采用阻尼器后的耗能结构与初始结构进行计算比较。结果显示,黏滞流体阻尼器的采用有效控制了结构在地震作用下的响应。     

某钢筋混凝土框架结构地震响应弹塑性时程分析

文章基于合理的杆系结构数值分析模型,针对一个采用减震控制技术的实际钢筋混凝土框架结构进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析.利用有限元分析软件强大的计算能力和后处理功能,对比分析了结构在减震前和减震后的抗震性能,结果表明:采用非线性粘滞流体阻尼器这一减震方案可以提高结构的整体抗震性能,起到良好的减震效果.     

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。     

高烈度区某办公楼消能减震设计

宿迁市某高层办公楼采用混凝土框剪结构,位于高烈度区,采用粘滞阻尼墙消能减震设计。根据结构特点,制定减震方案并确定减震目标;采用规范算法、能量对比法计算得到粘滞阻尼墙在多遇地震作用下的附加阻尼比。采用ETABS软件分析多遇地震作用下的结构响应、MIDAS软件分析罕遇地震作用下的结构响应。得到结论:1)粘滞阻尼墙减震方案能够满足结构在多遇地震和罕遇地震下的减震目标;2)采用减震设计后,主体结构在大震下抗震性能较好,满足现行规范要求。     

某框架结构消能减震分析与设计

采用黏滞阻尼器对层间位移角不满足规范要求的某框架结构进行消能减震设计,对比分析了多遇与罕遇地震下减震结构与非减震结构的地震响应,分析结果表明:1)多遇地震下,消能减震结构的层剪力较原结构减小40%以上;层间位移角远小于规范要求,具有良好的抗震性能及减震效果。等效附加阻尼比平均值为:X向13.82%和Y向20.63%,乘以安全系数0.7后分别为9.67%和14.44%,满足附加4%阻尼比的性能目标;2)罕遇地震作用下,结构层间位移角最大值仅为1/111,满足"大震不倒"的设计要求。大量框架梁先后进入屈服,竖向构件基本未进入屈服,实现了"强柱弱梁"的屈服机制;3)多遇地震、罕遇地震下,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗散了大量地震输入结构的能量,有效提高了结构的抗震性能与安全储备。     

某高层建筑消能减震设计及动力弹塑性分析

采用YJK软件和SAUSAGE软件分析了位于高烈度区某高层框剪消能减震结构在地震作用下的地震响应,研究附加连梁阻尼器对结构抗震性能的影响。研究结果表明:采用连梁型金属阻尼器后,结构的抗震性能能得到有效提高。多遇地震作用下,连梁阻尼器为结构提供附加阻尼比约1%,基底剪力降低6%以上;罕遇地震作用下,结构的层间位移角满足规范要求,损伤严重的墙柱低于10%,进入屈服耗能阶段的连梁阻尼器大于70%,结构能够满足"大震不倒"的设计目标。     

某框架-剪力墙结构消能减震分析

为研究粘滞阻尼器对框架-剪力墙结构的减震效果,以某医院综合业务楼为例,综合考虑多种因素对其阻尼器进行优化布置,采用SAP2000软件并结合能量法考察了消能装置产生的结构附加阻尼比和减震效果。基于罕遇地震下的结构弹塑性损伤模式,提出了框架-剪力墙结构在罕遇地震下的简化时程分析方法,获得了粘滞阻尼器的典型受力特征,可为结构设计提供参考。     

位移相关型和速度相关型阻尼器耗能特征对比研究

为了全面比较位移相关型和速度相关型减震装置的耗能特征,以一座8层RC结构为算例,针对安装金属阻尼器和黏滞阻尼器两种情况进行对比分析与研究,通过Open Sees动力非线性时程分析结果表明,金属阻尼器提供较大刚度,而黏滞阻尼器几乎不提供附加刚度,且提供的附加阻尼比更大。黏滞阻尼器减震效果优于金属阻尼器;位移减震效果优于加速度;多遇地震下减震效果优于罕遇地震下。     

金龙城市广场项目减震可行性方案研究

金龙城市广场工程处于地震高烈度区,需对其进行减震设计。文章研究了添加粘滞阻尼器增加结构附加阻尼比,从而提高结构的抗震性能的方法;采用ETABS软件对结构进行多遇地震下的动力特性分析,计算结构附加阻尼比,结果表明:粘滞阻尼器在小震下拥有饱满的滞回曲线,能够很好地发挥减震耗能作用。     

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。     

粘滞流体阻尼器用于建筑结构的减震设计原理与方法

研究了粘滞流体阻尼器用于建筑结构消能减震设计的原理、分析方法。包括阻尼器的设置、消能支撑的型式、支撑钢杆的设计、抗震设防目标、消能减震建筑结构的特点。给出了消能减震结构的附加水平控制力、附加有效阻尼比、地震影响系数、阻尼矩阵的计算方法;介绍了振型分解反应谱法和直接动力时程分析法的设计计算要点。最后给出了采用粘滞流体阻尼器进行消能减震设计的实用设计步骤。