框架结构消能减震优化设计研究

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1、框架结构消能减震优化设计研究-工程事故分析框架结构消能减震优化设计研究摘要：由于建筑功能的要求，使得现代结构复杂，布置越来越不规则，对结构抗震要求越来越高。振动控制技术是提高结构抗震能力的一种积极有效手段，目前已成功地应用于房屋建筑、桥梁和高耸结构。本文运用有限元软件SAP2000对带不同设置粘弹性阻尼器的框架结构进行地震时程分析，并比较了不同控制方案的消能减震效果，对此类结构的减震设计提供参考。　　关键词：粘弹性阻尼器,框架结构,优化设计　　1前言　　近20年来，随着粘弹性阻尼器在土木工程中的广泛使用，液体粘滞阻尼器无论从制造技术上

2、，还是设置方式上，都有了很大进展。粘弹性阻尼器[1,2]是一种基本上与速度相关的被动消能减震装置，依靠粘弹性阻尼材料的滞回耗能特性，增加结构的阻尼，耗散振动的能量，减小结构的动力反应，从而达到消能减震目的。粘弹性阻尼器具有计算模型易于确定，耗能能力强，施工方便等优点。本文运用SAP2000有限元软件对框架结构进行非线性地震反应分析，并对不同控制方案的结果比较分析，确定最优化布置。　　2粘弹性阻尼器计算模型　　目前，工程中应用较多的粘弹性阻尼器分析计算模型有：Kelvin模型、Maxwell模型、等效刚度和等效阻尼模型、四参数模型等。S

3、AP2000有限元软件是采用Maxwell模型，该模型假定粘弹性阻尼器等效成弹簧单元与耗能单元相串联。　　3优化设计　　某8度区一栋7层钢筋混凝土框架结构，场地类别为Ⅱ场地，层高3.0m，总高度21.0m，平面布置为x方向5跨，跨度均为6000mm，y方向3跨，跨度为6000mm，4000mm，6000mm。柱截面尺寸均为600mm×600mm，梁截面尺寸均为600mm×250mm，楼板厚度为120mm。混凝土强度等级：梁、柱、板均采用C30;钢筋等级：主筋采用HRB335，箍筋采用HRB235。恒荷载：6KN/m2，活荷载：恒荷载：

4、2.5KN/m2。梁、柱、板均为现浇，采用刚性楼板假定。选择ELCentro地震波，最大加速度为341.7cm/s2，持续时间为30s，地震波峰值加速度根据《建筑抗震设计规范》[3]：罕遇地震作用时调整至400cm/s2。　　在罕遇地震作用下，结构布置粘弹性阻尼器后，地震反映有了不同幅度的减小。三种方案，结构的最大顶点位移分别为148.2mm，106.5mm，56.6mm，减震率分别为28.1%和61.8%;顶部相对位移分别为1/308，1/557，1/1157，减震率分别为44.7%和73.4%;最大的层间相对位移分别为1/103，

5、1/134，1/271减震率分别为23.1%和62.0%。通过以上比较得知方案三的减震效果比方案二好。　　4总结　　通过对计算结果的比较分析，框架结构设置粘弹性阻尼器耗能支撑后，阻尼器发挥了良好的消能减震作用，在罕遇地震作用下，使得框架结构的抗震性能显著提高。设计布置粘弹性阻尼器时应注意以下几点：(1)阻尼器布置的数量并不是越多越好，应布置在层间变形较大的位置，充分发挥阻尼器的耗能作用;(2)阻尼器要尽量对称均匀布置，不要使结构发生较大的偏心作用力，以减小地震对建筑结构的扭转效应。　　参考文献　　[1]周云.粘弹性阻尼减震结构设计[M

6、].武汉理工大学出版社,2006.　　[2]程文瀼,隋杰英等.宿迁市大厦采用粘弹性阻尼器的减震设计与研究[J].建筑结构学报，2000;21(3):30-35.　　[3]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.