安装不同类型消能器之各类常用建筑结构抗震特性概述

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1、安装不同类型消能器之各类常用建筑结构抗震特性概述第1章绪论1.1引言结构消能减震技术主要指的是在结构的某些部位，如层间空隙、节点连接部分或者连接缝等一些位置安装消能减震装置，或者是将结构的支撑、连接件或非承重剪力墙等一些次要构件设置为能够消能构件，在地震来临时，这些装置或者构件可以通过摩擦、塑性变形、粘滞液体流动等一些变化，为结构提供较大的阻尼，消耗地震动输入的能量，消减主体结构的地震动反应，从而起到保护主体结构安全的作用。与传统增大截面抵抗地震作用不同，消能减震技术主要是通过消能减震构件吸收、消耗地震能量减小主体结构地震响应，是建

2、筑物抗震的另一个有力手段。消能减震技术中，安装消能器增加结构阻尼的被动消能减震方法，由于其传受力明确、安装维护方便、制作成本低、适用范围广等特点，受到业内人士的青睐。1.2结构消能减震技术的研究与进展1.2.1消能器在不同建筑结构中的研究应用消能减震技术于上世纪80年代末引入到国内，在国内得到了大力的推广应用，其应用的领域包括老旧房屋加固改造、超限结构减震、重要建筑抗震能力升级等。进行消能减震的建筑结构包括钢框架结构、钢筋混凝土框架结构、少墙框架结构、装配式结构和高层结构等。1998年安成虎，单明等[69]采用摩擦消能器对沈阳市某办

3、公楼进行改造。通过伪动力试验研究安装摩擦消能器结构的抗震性能，结果表明在7度罕遇地震下，结构整体良好，未发生倒塌破坏；摩擦消能器在框架柱未屈服（小震）情况下起滑工作。2001年薛彦涛、王亚勇等[48]釆用粘滞消能器对北京饭店等重要建筑进行加固。该方法避免了对逐个构件进行外包钢筋混凝土进行加固，降低施工量，缩短工期。2005年周云、阴毅等[49]使用自主研发的复合型铅粘弹性消能器对潮汕星河大厦高层结构进行消能减震设计。有限元时程分析表明安装消能器之后结构绝对位移降低了8.81%，层间位移降低了11.16%。2005年丁幼亮、李爱群等针

4、对底层框架砖房震害严重的情况，釆用粘弹性消能器对宿迁某底层框架砖房进行了消能减震设计。计算表明罕遇地震作用下底层薄弱层的层间位移角减小到原来的1/3-1/4。2007年翁大根、吕西林等[51]使用粘滞消能器加固多层装配式框架，相比无消能结构，在小震和大震作用下，结构所受剪力和结构位移均有明显减小。在不对原结构进行大规模加固的条件下，有效地增强结构的抗震性能。2008年陈淑娟、何强等[52]在乌鲁木齐第十七中学等19项加固改造工程中采用消能减震技术，缩短施工工期。2008年聂一恒、周云等[25]使用粘滞消能器、粘弹性消能器、软钢消能器

5、和复合铅粘弹性消能器对某位移比和周期比超限结构进行了消能减震设计计算，比较了几种消能器的减震效果。第2章各类消能器在框架、框架剪力墙和框架核心筒结构中的减震效果2.1引言吴学淑[51]对分别安装线性和非线性粘滞消能器进行参数分析，研究表明在单自由度体系中非线性粘滞消能器具备更好地减震效果，其减震效果受速度大小和速度指数的双重影响。曲激婦比较了速度型和位移型消能器对层弯剪和层剪切型模型的控制效果，表明弯剪型或剪切型的计算假定会对两种消能器减震效果产生影响，建议应根据结构分析模型形式及空间状况选用适当类型的消能器。消能器的类型和结构计算

6、模型会对消能器的减震效果产生影响。通过结构模型简化计算减震效果忽略了结构底层嵌固情况、楼板平面内变形、消能器支承情况及增加消能器支撑对结构整体变形的影响等，在一定程度上与实际模型计算结果存在较大误差。本章采用结构实际模型进行分析，选取适当参数，系统地比较各类消能器在不同结构中的减震效果。分别使用金属消能器、摩擦消能器、线性粘滞消能器和非线性粘滞消能器对钢框架、钢筋混凝土框架、框架剪力墙和框架核心筒结构进行减震分析，对比不同类型消能器的在大变形条件下减震效果，以及不同结构形式对消能器减震效果的影响。2.2钢框架消能减憲结构抗震性能分析

7、2.2.1结构计算模型概述结构X和Y方向的地震响应如图2.4和图2.5所示。地震作用下，安装消能器的结构顶点位移角为1/200。最大层间位移角小于弹性层间位移角限值1/250的2倍（Y方向地震作用下安装线性粘滞消能器结构最大层间位移角1/112，略大于1/125)。根据《建筑抗震设计规范》附录M.1.1条第2款，认为消能结构在罕遇地震作用下仅发生了轻微塑性变形。因此，对该结构地震响应计算中，可以忽略主体结构的塑性变形，只考虑消能器非线性变形进行结构非线性时程分析。使用ETABS的快速非线性（FNA)方法对该钢框架结构进行计算。根据非

8、线性时程计算，安装在该框架结构中各消能器总出力如表2.2所示。Y方向消能器数量为X方向消能器数量的1.5倍，Y方向消能器总出力约为X方向总出力的1.4倍。线性粘滞消能器出力受变形影响最大，当最大消能器出力相同时，线性粘滞消能器在上部楼