粘弹性阻尼器在框架结构抗震中的应用.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672-4011．2013．03．013粘弹性阻尼器在框架结构抗震中的应用谭小蓉(西安铁路职业技术学院，陕西西安710600)摘要I本文以某框架结构为例，采用粘弹性阻尼器对结构进行抗震加固，通过大型有限元对该工程进行地震反应分析，对抗震能力不足之处采取加固措施。分析表明，采用粘弹性阻尼器加固能有效降低结构的地震反应，有很好的经济效益和社会效益，在建筑物的抗震加固中将会有广阔的前景。关键词：粘弹性阻尼器；地震反应；抗震加固中图分类号：TU352．11文献标志码：B文章编号：1672—4011(2013)03—0025—020前言地震是地球上最严重的自然灾害

2、之一。而我国是多发地震的国家，其特点是地震区域广阔而分散，频繁而强烈，地震基本烈度6度以上的地区占全国国土面积约60％以上。地震灾害的频繁发生对我国的经济发展与人民生命安全造成了巨大的威胁。人们逐渐认识到传统抗震方法具有局限性和不可改变性，因此如何能高效、可靠且经济地减小结构的地震响应是科研人员研究的热点。1耗能减震的概念、原理与分类在结构物的某些部位(如支撑、剪力墙、节点、连接件、楼层空间、主附结构间等)设置耗能装置，通过耗能装置产生摩擦、弯曲弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，从而减小主体结构的地震反应，称为结构的耗能减震技术。在遭遇小震和设计风荷载作用下时，耗能减震结构处于弹

3、性状态下，其向主体结构提供刚度，从而保证结构满足正常使用的要求；耗能装置在中震、大震及强震的作用下时，率先进入耗能的状态，产生一定的阻尼，耗散地震输入结构的大部分能量，并迅速衰减结构的动力反应，而主体结构不出现明显的非弹性，从而确保其在强震或强风作用下的安全性及正常使用性。与传统抗震体系相比，耗能减震结构体系具有安全性、经济性和技术合理性等突出优点。2工程概况西安市某综合楼为二层钢筋混凝土框架结构建筑物，平面呈“一”字型，东西长50．400m，南北宽14．400m，一层层高4．600m，二层层高4．350m。该工程原设计为四层钢筋混凝土框架结构，由于建设单位资金原因，在施工时只施工至两层，现由

4、于使用需要，欲在该建筑物二层上部加建两层钢结构房屋。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为O．07g，地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期取O．35s。根据国家标准《建筑抗震鉴定作者简介：谭小蓉(1980一)，山西朔州人，主要从事土木工程专业教学工作。标准》(GB50023—2009)中的相关要求，该工程在8度区多项抗震构造措施不能满足抗震鉴定标准要求。采用SAP2000大型有限元计算软件对原结构进行时程分析，计算结果表明，该工程一、二层钢筋混凝土结构最大弹性层间位移角限值为1／470，不能满足国家标准<建筑抗震设计标准>(GB5001l一2010)中的相关规定(钢筋混凝土框架弹

5、性层间位移角限值0e为1／550)，因此需要抗震加固。3减震方案3．1阻尼器选型粘弹性阻尼器目前在国内应用较多、较为成熟。相比其它阻尼器，粘弹性阻尼器具有以下优点：①造价低廉，粘弹性阻尼器的使用便于消能减震技术的推广和应用；②粘弹性阻尼器可以同时提供给结构附加阻尼和附加刚度。因此当结构刚度分布不均匀或者具有薄弱层的情况下，粘弹性阻尼器可以提供附加刚度给结构刚度较小的部分，使得结构整体刚度分布均匀，避免结构因出现刚度突变而造成地震作用的放大现象；③粘弹性材料是一种类似于橡胶的高阻尼材料，其运输、安装、使用、维护都非常方便和快捷。因此本工程采用粘弹性阻尼器对该建筑进行抗震加固。3．2阻尼器布置方案

6、的确定粘弹性阻尼器是由高耗能粘弹性材料和约束钢板组成，钢板和粘弹性材料通过硫化的方法粘结在一起。在地震激励作用下，阻尼器产生位移，阻尼器中的粘弹性材料因变形而耗散大量能量，从而达到减小结构振动的目的。本工程所采用的粘弹性阻尼器如图1所示，布置形式是在人字斜撑上设置粘弹性阻尼器，如图2所示。粘弹性阻尼器一般设置在能产生相对变形的位置，阻尼器的数量、位置通过多轮时程分析进行优化调整后确定，以最大的发挥阻尼器的性能，选择在结构中布置24个粘弹性阻尼器，B—c交1轴、5轴、8轴每层各设置2个，共计12个；4—5交A轴、B轴、C轴每层各设置2个，共计12个。粘弹性材料钢板图1粘弹性阻尼器详图图2粘弹性阻

7、尼器布置形式3．3结构的减震分析地震波选用E1一Centro波，加速度峰值调整为0．07g，步长0．02s，持时30s。采用SAP2000软件对结构分析，实体模型如图3所示。图3SAP2000结构实体模型(1)模态分析结果。从振型的周期横向对比中可知，各层布置粘弹性阻尼器后，结构的周期减小，频率增大，说明设置粘弹性阻尼器后，结构的刚度有所增加，结构的动力性能有所改变。表1未加阻尼和加阻尼时模态周期