昆明国家开发银行大楼混合减震分析

昆明开发银行办公楼处于高烈度区,且建筑平面为"凹"形,对结构抗震不利,钢框架及钢框架—支撑结构体系不能满足设计要求。为改善结构的抗震性能,采用了钢框架+防屈曲耗能支撑+黏滞阻尼器的混合减震结构体系,实现了各地震作用下设定的抗震设计性能目标。该混合减震结构的减震特点是在小震时,防屈曲支撑处于弹性变形阶段,以黏滞阻尼器耗能为主;在中震时,部分防屈曲耗能支撑开始耗能,黏滞阻尼器的阻尼力仍随速度增长而变大,黏滞阻尼器与防屈曲耗能支撑都对结构进行耗能减震;在大震时,大部分防屈曲耗能支撑发挥耗能作用,形成饱满的耗能滞回曲线,对结构的整体耗能占主导作用。     

联合消能减震器在高层钢框架结构中的设计与分析

结合成都某钢框架结构工程实例,分析了采用黏滞阻尼墙与屈曲约束支撑联合消能减震的应用与设计。通过在多遇地震作用下的反应谱分析和弹性时程分析、设防地震和罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,研究分析了黏滞阻尼墙与屈曲约束支撑在不同地震水准作用下的承载性能、耗能效果,并对结构构件的损伤度进行分析。     

混合减震技术在某单跨框架加固改造项目中的应用

介绍了某单跨框架结构的加固改造方案选型。原有建筑为地震高烈度区的办公类钢筋混凝土建筑。由于建设时间早,其主要结构构件混凝土强度低,无法满足现行规范的抗震要求。根据本项目特点,提出两种加固方案:第一种为增大构件截面并增设钢支撑的抗震加固方法;第二种为黏滞阻尼支撑和屈曲约束支撑的混合减震方法。分析结果表明,抗震加固方案所需构件截面尺寸大,且在基础部位形成较大面积的零应力区;相比之下,混合减震加固方案用屈曲约束支撑代替钢支撑,并增加黏滞阻尼支撑消耗地震能量,可使构件截面加固量小、节省工程造价,且基底零应力区面积小于15%,满足抗震规范要求。对混合减震方案进行不同地震作用下的耗能分析,随着地震作用强度的增加,耗能呈增加的趋势。通过混合使用屈曲约束支撑和黏滞阻尼支撑,实现了耗能减震的性能化设计目标。     

湖北省科技馆混合减震巨型结构动力弹塑性时程分析

湖北省科技馆采用巨型钢框架-支撑结构体系,存在尺寸突变、扭转不规则、楼板不连续等不规则项,属于超限结构.为改善结构抗震性能,采取混合减震措施,在结构内布置屈曲约束支撑和防屈曲耗能钢板墙2种消能减震器.采用ABAQUS软件对结构进行施工模拟分析及动力弹塑性时程分析,研究罕遇地震作用下屈曲约束支撑和防屈曲耗能钢板墙混合减震效果,并给出定量评估,包括结构位移响应、构件损伤、能量耗散分布等.分析结果表明:2种消能减震器布置于结构薄弱位置,在提供结构刚度的同时,罕遇地震作用下作为结构第一道抗震防线,防屈曲耗能钢板墙产生良好的屈服塑性变形,屈曲约束支撑滞回耗能显著,有效保护了主体结构.     

基于能量的不同类型耗能支撑对钢框架抗震性能的影响

为对比分析金属屈服型、黏滞阻尼型及摩擦型这三种不同的耗能支撑的减震效果,运用ABAQUS软件进行有限元建模,较为准确地模拟了三种支撑以及钢材的滞回行为。以一个10层钢框架结构为例,在层间位移角为1/50时支撑单周耗能相等的前提下,对设有这三种类型的耗能支撑的钢框架在罕遇地震作用下的减震效果进行了对比,得到了钢框架结构和耗能支撑在罕遇地震作用下的变形及损伤耗能规律。用逐步增量动力分析法,对结构进行了结构易损性分析。结果表明:耗能支撑的运用,可以不同程度地减小钢框架结构在地震作用下的变形和损伤,实现结构更高的抗震性能目标。综合分析研究结果表明,屈曲约束支撑和摩擦型支撑减震效果相近,黏滞阻尼支撑减震效果最好。     

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。     

昆明某超高层公寓建筑钢结构减震设计

某超高层建筑结构高度为299.8m,位于8度地震高烈度区,采用钢框架-钢支撑筒体系。介绍了该高层建筑的减震结构体系、地基基础和钢柱脚节点设计。为改善结构的抗震性能,采用了防屈曲支撑和钢连梁作为耗能构件。采用了PERFORM-3D软件分别对减震模型和非减震模型进行了罕遇地震下弹塑性时程分析。结果表明,防屈曲支撑既起到了耗能作用,又维持了支撑筒内各支撑框架的刚度(相对于普通支撑),有利于发挥钢连梁的耗能作用;罕遇地震下消能构件耗散了大量能量,减轻了主体结构的损伤,达到了预期的抗震性能设计目标。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器联合在某医院业务用房减震效果的应用研究

主要针对屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合在框架结构中的应用做了深入研究,介绍了屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合减震结构的设计分析方法,对比分析了纯框架、屈曲约束支撑(BRB)+框架结构、黏滞阻尼器+BRB+框架结构在多遇地震作用下的地震响应;并对比分析了纯框架、黏滞阻尼器+BRB+框架结构在罕遇地震下的地震响应,分析了联合减震结构的屈服机制。结果表明,采用屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合的减震结构减震效果显著,研究结果为该医院业务用房减震设计的可行性给出了理论依据。     

防屈曲耗能支撑钢管混凝土柱-钢梁组合框架子结构拟动力试验研究

为研究防屈曲耗能支撑在组合框架结构中的减震效果,设计了1榀10层3跨防屈曲耗能支撑钢管混凝土柱-钢梁组合框架,利用网络化结构实验室NetSLab进行了1/3缩尺的子结构拟动力试验,分析楼层剪力、支撑剪力与层间位移之间的响应关系。结果表明:在多遇烈度地震作用下,主体框架与支撑均处于弹性工作状态;在基本烈度地震作用下,主体框架处于弹性工作状态,支撑开始屈服耗能;在罕遇烈度地震作用下,主体框架基本处于弹性工作状态,而支撑则出现明显的滞回耗能效果。由楼层位移时程曲线可知,结构底层层间位移比其他各层大很多,满足组合框架结构多道抗震设防的要求。     

黏滞阻尼器在高烈度区框架结构中的应用

为了改善结构抗震性能,拟对高烈度区某中学框架结构食堂采用黏滞阻尼减震方案,运用ETABS对原结构和减震结构进行多遇地震下的弹性时程分析,对比减震前后层间剪力和位移的变化,以及阻尼器的耗能情况。接着采用PERFORM-3D对结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究结构变形、构件性能以及阻尼器的耗能能力。结果表明:在安装黏滞阻尼器后,结构在小震、大震下的各项性能指标均能满足规范要求,且黏滞阻尼器能够正常工作并发挥耗能作用,使结构抗震性能得到了较大提升。     

北京学校中学部教学楼消能减震分析与设计

北京学校中学部教学楼采用多层钢框架结构体系,为高烈度区学校建筑,为进一步提高其抗震性能水准,采用了消能减震技术。通过对金属阻尼器、筒式黏滞阻尼器和黏滞阻尼墙等典型减震技术的多方案综合比选,最终确定采用黏滞阻尼墙方案,并给出了适用于中小体量建筑的小尺寸黏滞阻尼墙设计。经计算分析可知,采用该消能减震技术后,小震作用下结构基底剪力和层间位移角的减震效果显著,最大层间位移角远小于规范限值要求;大震作用下结构减震效果良好,弹塑性层间位移角满足既定性能目标,主体结构构件大部分处于不屈服状态,仅个别构件出现轻微损伤,大震下结构抗震性能优越。     

自复位黏滞阻尼器的构造设计与抗震韧性提升

为提高建筑结构抗震韧性，提出了一种将环簧阻尼器和黏滞阻尼器并联的自复位黏滞阻尼器构造，分析其工作原理，在元件和构件层次分别进行了静力和动力试验研究。试验结果表明：自复位黏滞阻尼器构造合理，在不同振动频率下表现出良好的自复位能力与无损伤耗能能力。采用基于性能的塑性设计方法，设计了屈曲约束支撑钢框架、自复位环簧支撑钢框架和自复位黏滞阻尼支撑钢框架，对比分析不同结构体系的地震响应。分析结果表明：基于性能的塑性设计方法可以实现自复位黏滞阻尼支撑钢框架的性能目标；在一致的性能目标下，自复位黏滞阻尼支撑钢框架相比自复位环簧支撑钢框架具有更低的承载力需求，降低了结构用钢量，同时降低了楼层加速度响应，减少非结构构件损失；相比屈曲约束支撑钢框架，具有与之相当的消能减震效果，同时能够有效地控制结构残余变形，进而提高结构的抗震韧性。     

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。     

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。     

保山学院综合体育馆减震设计

保山学院综合体育馆是高烈度地区的体育场馆类建筑,体型复杂、内部空间开阔,属超限高层建筑。项目主体结构采用钢框架,大跨度屋盖采用双向钢桁架结构形式。针对工程结构特点,采用了相应的抗震措施,并对关键构件和关键部位进行了抗震性能化设计。根据《云南省隔震减震建筑工程促进规定》(云南省人民政府令第202号),项目采用消能减震技术,设置屈曲约束支撑(BRB)。对结构进行了地震反应谱分析、多遇地震时程分析、罕遇地震弹塑性时程分析,并对屈曲约束支撑的工作情况进行了分析和减震专项设计。结构各项指标均能满足规范要求,减震效果达到了设计预期目标。     

采用耗能支撑对框架结构进行抗震加固的结构地震反应分析

作为耗能支撑的一种,黏滞耗能支撑具有显著的耗能特性,能有效地耗散结构的地震反应。在结构层间框架柱之间附设黏滞耗能支撑能提高结构的附加阻尼比,因而会降低结构的地震反应并确保主体结构免遭地震破坏。结合一个抗震加固改造工程实例,对附设黏滞耗能支撑前后的框架结构进行了弹塑性地震反应分析。框架结构的非线性时程分析结果表明,附设黏滞耗能支撑对框架结构减震效果显著,黏滞耗能支撑能较大提高框架结构的抗震安全储备,适用于新建的或已有建筑结构的抗震加固。     

人民日报社报刊综合业务楼动力弹塑性时程分析

屈曲约束支撑(BRBs)框架因具有良好的耗能能力而被越来越多的多、高层结构所采用,但其结合整体结构在不同设防烈度水准下全过程的受力和变形特征并未被引起重视。人民日报社报刊综合业务楼是在高烈度区全面采用屈曲约束支撑的高层钢结构建筑,对该结构进行了设防烈度和罕遇烈度地震作用下的弹塑性时程分析。重点揭示了屈曲约束支撑的耗能能力、实际的变形情况、结构的残余变形,以及屈曲约束支撑对其他主体结构构件的影响等。对于采用BRBs作为主要抗侧力构件的高层钢结构,在遭遇设防烈度以上地震时,抗力由支撑向框架转移的现象是明显的,框架部分特别是框架梁的耗能和损伤不容忽视。     

扬州中学实验楼结构消能减震性能分析

扬州中学实验楼作为重点设防类建筑,采用屈曲约束支撑-混凝土框架结构体系,共使用了78套由低屈服强度软钢钢芯制作而成的屈曲约束支撑。采用PERFORM 3D程序对实验楼在罕遇地震作用下进行的弹塑性动力分析的结果表明,屈曲约束支撑的地震耗能占总结构耗能的比例最高达到40%,框架部分承担的地震剪力有效减小,混凝土框架结构进入塑性损伤比例有效减小,说明屈曲约束支撑的消能减震作用有效地保护了主体结构。     

某设置黏滞阻尼墙大底盘多塔结构性能化设计

为进一步提高结构的抗震性能,减轻结构在地震作用下的损伤,对某大底盘多塔结构高层建筑进行了消能减震设计,双塔共设置了60片黏滞阻尼墙,将结构设计成钢筋混凝土框架剪力墙+黏滞阻尼墙的结构体系;结合该超限高层建筑的设计过程,针对该建筑的超限情况,采用基于性能目标的抗震设计方法,通过大量计算分析确保结构在地震作用下具有良好的抗震性能。