黏滞阻尼器应用于掉层框架结构的抗震设计方法研究

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1、黏滞阻尼器应用于掉层框架结构的抗震设计方法研究-->1绪论1.1研究目的和意义我国总的陆地面积达到了960万平方公里，排在世界第三位，地形多种多样。地质条件复杂，在漫长的地质历史演化过程中，内外动力相互作用下塑造成多种多样的地貌类型，既有纵横交错的山脉，也有面积辽阔的高原，有巨大的盆地，也有一望无际的平原，还有坡度和缓的丘陵。其中，山地约占全国土地面积的33％，高原约占26％，盆地约占19％，平原约占12％，丘陵约占10％。另外我国人口在第六次全国人口普查显示已经达到了13.4亿，是一个人口众多的国家。根据党的十

2、六大报告指引的方向，《2001-2002中国城市发展报告》勾画了我国城市化蓝图，提出了50年的战略目标。主要内容是用50年左右的时间，全面超出世界中等发达国家的城市化水平，城市化率提高到75%以上；建成具有容纳11亿到12亿的城市容量，形成结构合理、功能互补、整体效益最优化的大中小城市体系。在这样的时代背景下，我们也应该注意到我国的基本国情，那就是在我国山地和丘陵地区占到了国土面积的2/3以上，要达到上述的城市化目标，向山地扩张成为未来发展的必然趋势。地震是人类所面临的最严重的自然灾害之一，具有突发性和极强破坏性

3、的特点。一次突发性的地震瞬间就会给地面上的建筑物带来巨大的破坏，并可能引起水灾、火灾等次生灾害，从而导致严重的人员和财产损失。地震灾害与其它自然灾害的显著区别在于，几乎所有的人员伤亡和经济损失都与工程结构及构筑物的破坏密切相关[1]。中国处在环太平洋地震带和喜马拉雅-地中海地震带之间，是世界上地震灾害最严重的国家之一。仅新中国成立以来，在中国大陆就先后发生2次震级大于7.8级的地震，均具有强度大、频度高、震源浅的特点，给国家和人民的生命财产造成了巨大的损失。1976年河北唐山地震，震级7.8级，死亡24.5万人；

4、2008年四川汶川地震，震级8.0级，造成巨大的人员伤亡和财产损失，成为建国以来破坏性最大、波及范围最广的一次地震。由于地震动具有很大的随机性，并且对人类社会构成很大的威胁，因此对地震的预防也成为防灾减灾最重要的课题之一[2]。..........1.2研究现状山地建筑极大地拓展了人类的生存空间，满足了人们对与自然环境相适应的人居环境要求的提高。图1.1~1.4所示为国内外典型的山地建筑，可以看出山地建筑的最大特色是保留了原有地形地貌和自然风光，做到与自然环境相融为一体。但是从结构的角度看，结构工程师往往是只在满

5、足建筑要求的基础上利用现行规范进行山地建筑的结构设计，基于以往的研究，现行规范的竖向层刚度比、层间受剪承载力之比等控制指标已经不再适用于山地结构，如果盲目使用，势必会给山地结构埋下安全隐患[3]。为此，李英民、王丽萍[4]等提出山地建筑结构的概念，指出应该针对山地结构抗震设计的特殊问题进行专门的研究。王丽萍[4]根据山地建筑形式总结出5种基本的山地建筑结构形式：掉层、吊脚、附崖、错层、台层。实际中最常见的还是掉层结构和吊脚结构，鉴于吊脚结构从竖向不规则角度来看属于掉层结构的特殊形式，故掉层结构是山地建筑结构中最具

6、代表性的结构形式。掉层结构是指在同一单元内存在两个不在同一水平面的嵌固端，从最高接地点以下按层高设置楼面，并利用坡地高差处空间的结构体系，如图1.5所示。掉层结构的形成原因：一方面是为达到期望的建筑效果依地而建；另一方面如图1.6所示，在山区建造常规建筑，则带来的平整场地挖方量成倍增加，提高了工程造价，同时山体由于开挖的不利影响容易产生滑坡。...2黏滞流体阻尼器的力学性能2.1引言黏滞阻尼减震结构作为一种有控组合结构体系，由主体结构和附加消能减震部件组成，与普通结构的设计唯一的区别是要考虑附加消能部件对主体结构

7、的影响。实际操作中考虑到消能部件相对于主体结构而言属于结构辅助体系，因此可以使主体结构在合理的设计范围内，采用附加阻尼器作为补充结构强度的思路来进行设计。消能减震结构体系的设计需要考虑如下问题：确定减震结构的抗震设防目标，阻尼器类型的选择、阻尼器相关参数的选择、阻尼器在结构中的布置数量和布置方式、估算需要的附加阻尼比等。为了满足被动减震结构的设防目标，设计人员需要在充分了解消能部件的性能基础上开展减震结构的设计和规划，并对减震结构的性能进行评估。........2.2减震结构的抗震设防目标确定消能减震建筑的抗震设

8、防目标是进行消能减震设计的基础和前提。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)总则1.0.1条对普通建筑结构的抗震设防目标为三级设防目标即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。而对于减震结构，规范在第3.8.2条做出原则性的规定：“采用隔震或消能减震设计的建筑，当遭遇到本地区的多遇地震影响、设防地震影响和罕遇地震影响时、可按高于本规范1.0.1条的基本设防目标进行设计