阻尼比对消能减震结构最小地震剪力系数影响探究

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1、阻尼比对消能减震结构最小地震剪力系数影响探究　　摘要：通过对钢框架-混凝土核心筒消能减震结构进行多遇地震作用下的非线性时程分析，分析了阻尼比对消能减震结构位移、剪力及剪重比的影响，研究结果表明：消能减震结构可对建筑物在地震作用中的反应进行有效控制，结构提高了结构的安全性能，但是同时会使结构的楼层剪力减小，使结构的剪力系数达不到规范的要求；建议规范适当降低消能结构最小剪力系数要求。关键词：地震剪力系数；阻尼比；消能减震；地震反应Abstract:Basedonthesteelframe-concretecoreenergydissipationisanalyzedwi

2、thnonlinearprocessundertheactionofearthquakeisolationstructure,analysisofthedampingratioontheenergydissipationanddampingstructuredisplacement,shearandsheareffectsofweightratio,resultsshowthat:theenergydissipationstructurecaneffectivelycontroltheseismicresponseofbuildingsinthethestructu

3、re,improvesthesafetyperformanceofthestructure,butalsocanmakethefloorshearstructureis7reduced,sothatthecoefficientofshearstructureisnotuptostandardrequirements;suggestionsfortheappropriatetoreducetheenergydissipationstructureminimumshearcoefficient.Keywords:seismicshearmodulus;dampingra

4、tio;energydissipation;seismicresponse中图分类号:TU352.1文献标识码:A文章编号引言最小剪力系数是抗震设计中非常重要的参数，其是指结构任一楼层的水平地震剪力与重力荷载代表值的比值。规范之所以规定最小剪力系数，主要是由于长期以来，传统的模拟式强震仪频率特性的限制，以及大震级地震发生的几率较小，记录到的长周期地震动时程不多，对反应谱长周期段的可靠性没有把握[1][2]。用振型分解反应谱法计算出来的水平地震作用下结构的效应可能太小。因此，要求结构承担必要的、最低限度的地震力以保证结构安全，《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗震规范》

5、规定了各楼层水平地震剪力最小值的要求[3]。消能减震结构通过增设阻尼器来达到减小结构地震反应的目的[4]7。《抗震规范》规定的最小剪力系数仅与结构的周期及地震烈度（地震影响系数最大值）有关，与结构的阻尼比无关[5]。当结构中采用消能减震技术，由于消能减震装置的附加阻尼耗能，使结构的楼层剪力可能会减小，可能使结构的剪重比不能满足规范要求，如进一步提高结构刚度，则代价大大增加或使结构设计变得不合理，从而使消能减震结构的应用受到限制。为此，本文采用ETABS软件对一钢框架-混凝土核心筒消能减震结构进行多遇地震作用下动力时程反应分析，通过对消能减震结构与原结构的位移、基底剪

6、力、剪重比进行对比分析，研究了阻尼比对消能减震结构抗震性能的影响，探讨了消能减震结构剪重比限值要求降低的可行性。1模型概况该建筑共40层，层高均为3m。结构的外框架由钢柱和钢梁构成，中部为钢筋混凝土和核心筒；模型中主要构件的截面尺寸见表2；剪力墙强度等级为C40;钢柱和钢梁强度等级等级为Q345；楼板混凝土强度等及为C30。该模型所处建筑场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，结构阻尼比为0.04，本文选取结构Y向为研究对象。选取1条人工波和2条实际地震波对结构进行动力时程分析。图1结构平面图2阻尼器的布置及阻尼器参数7本文分别选择速度相

7、关型阻尼器（黏滞阻尼器）和位移相关型阻尼器（金属阻尼器）各一种进行对比分析。采用均匀布置阻尼器的方式，阻尼器布置在外框架柱轴线2~5和轴线B-D，见图1。黏滞阻尼器本文预计取结构的期望附加等效比分别为5%、10%、15%、20%(简称B1、B2、B3、B4)的工况进行分析，经过几次试算，即可得到要达到期望附加等效阻尼比所需要的实际阻尼器参数，见表1。表1黏滞阻尼器参数表2.2金属阻尼器分别预设附加等效阻尼比为2%、3%、4%、5%(简称C1、C2、C3、C4)对结构进行试算，得到的阻尼器参数见表2。表2金属阻尼器参数表3消能结构减震效果分析3.1结构位移分析7本