粘滯阻尼器在框架結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

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1、粘滯阻尼器在框架結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)中的運(yùn)用摘要：本文主要針對(duì)粘滯阻尼器在框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用作了具體深入的研究，分析了安裝消能裝置結(jié)構(gòu)在常遇地震和罕遇地震作用下層間剪力和層間位移的變化規(guī)律，利用有限元軟件SiAKtM對(duì)比分析了無(wú)控結(jié)構(gòu)和消能減震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，得到阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的影響，從而說(shuō)明安裝粘滯阻尼器的消能減震結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)越性及應(yīng)用前景。?尊.—Me屮SiiT2*H“I■■I廣“rieris%lricsri

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3、ms?關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；粘滯阻尼器；消能中圖分類(lèi)號(hào)：WS2.I文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：IX文章編號(hào)：IMb-4311(Mlb)3WI43-?引言消

4、能技術(shù)的發(fā)展使得結(jié)構(gòu)抗震可利用阻尼器的耗能達(dá)到抗震的目的,并可以根據(jù)性能需求來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)【■。粘滯阻尼器是一種無(wú)剛度，速度相關(guān)型阻尼器，構(gòu)造簡(jiǎn)單，材料經(jīng)濟(jì),減震效果好,逐漸被廣泛應(yīng)用到土木工程結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域O粘滯阻尼器具有大量消耗地震輸入能量，有效減小地震動(dòng)力響應(yīng)，降低樓層層間位移的能力口

5、。該裝置雖然可以提高結(jié)構(gòu)的安全性能，但現(xiàn)有的粘滯阻尼器在構(gòu)造設(shè)計(jì)和布置位置上仍存在一些不足。本文將其運(yùn)用于某工程的減震控制，表明了粘滯阻尼器的耗能減震效果。I工程概況本工程為曲靖市某小學(xué)的教學(xué)樓，工程結(jié)構(gòu)為■層，地下室一層，建筑高度為！?>??■,總建筑面積為%14.?2o結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)。

6、本工程抗震設(shè)防烈度為■度，設(shè)計(jì)基木加速度為■2；?，地震分組為第三組，場(chǎng)地類(lèi)別為III類(lèi)。根據(jù)云南省建設(shè)工程抗震設(shè)防管理的有關(guān)規(guī)定，本工程適宜釆用減震技術(shù)，通過(guò)設(shè)置消能裝置來(lái)提高結(jié)構(gòu)的抗震安全性。2阻尼器參數(shù)及布置位置2.I附加有效阻尼比的計(jì)算①根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范HCWWII-2?I?）111（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《抗規(guī)》）的第IX7?4條：消能部件附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比，可按下列方法確定。②消能部件附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比可按下式估算：2.2阻尼器布置原則及合理位置阻尼器在同一樓層的布置中，應(yīng)遵循的原則是：均勻、分散、對(duì)稱(chēng)，并且阻尼器之間的有效間距不宜過(guò)大，建議不要超過(guò)MiMo在豎向布置中

7、應(yīng)遵循連續(xù)布置的原則，豎向連續(xù)有助于提高結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率和安全性。根據(jù)該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置和建筑使用功能，在該結(jié)構(gòu)中布置Vi個(gè)粘滯阻尼器，阻尼器數(shù)量見(jiàn)表L布置位置見(jiàn)圖2,圈起的部位為阻尼器的布置位置。粘滯阻尼器非線性力■變形關(guān)系IM為：式（2）中：t為阻尼系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)需求選??；a為阻尼指數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)需求選?。?為結(jié)構(gòu)的速度。3結(jié)構(gòu)抗震性能分析3.I結(jié)構(gòu)的減震目標(biāo)根據(jù)抗規(guī)和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)教程》（TCT5—VI（簡(jiǎn)稱(chēng)高規(guī)）的相關(guān)規(guī)定來(lái)確定本結(jié)構(gòu)在多遇和罕遇地震作用下的減震目標(biāo)（表2）以及與黏滯流體阻尼器相連構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的性能目標(biāo)（表7）。X2地震波的確定根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》■L

8、2條和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)教程》4.X3條中的相關(guān)規(guī)定，并且充分考慮地震動(dòng)的三個(gè)要素：振幅、頻譜特性、持時(shí)IM,選取了實(shí)際■條強(qiáng)震記錄和2條人工模擬加速度時(shí)程曲線。其中兩條加速時(shí)程曲線如圖2。3.3彈性時(shí)程分析使用軟件CT*S建立減震與非減震結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行彈性時(shí)程分析，并且對(duì)比兩種結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)。在CMS屮，使用連接單元2

9、皿模擬粘滯阻尼器用。圖5為小震下減震與非減震結(jié)構(gòu)的層間位移角曲線（由于篇幅有限這里只給出*向的結(jié)果），最人層間剪力比和樓層位移對(duì)比見(jiàn)表4、表°。從圖）可以看出，采用消能裝置能夠很大程度上彌補(bǔ)設(shè)計(jì)不足，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能，使得結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。3.4減震

10、結(jié)構(gòu)彈塑性時(shí)程分析基于大震彈塑性時(shí)程分析的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)可以成為一種主動(dòng)設(shè)計(jì)手段，能進(jìn)一步完善我國(guó)現(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)方法，逐漸在結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域中使用IWo本工程使用軟件??進(jìn)行減震結(jié)構(gòu)的彈塑性時(shí)程分析。在&中。使用連接單元21二模擬粘滯阻尼器，框架梁、柱均定義塑性^111o彈塑性時(shí)程分析過(guò)程中，在彈性時(shí)程分析的基礎(chǔ)上選擇三條地震波進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)規(guī)范及場(chǎng)地要求對(duì)所選地震波調(diào)動(dòng)幅值。單向地震作用下，地震波分別沿X向、★向輸入，三條波的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表Io根據(jù)抗規(guī)，為了使結(jié)構(gòu)在地震作用下具有合理的耗能機(jī)制，允許結(jié)構(gòu)在大震作用下部分構(gòu)件進(jìn)入塑性，結(jié)構(gòu)耗能與結(jié)構(gòu)出錢(qián)情況及出較順序冇關(guān)。IM號(hào)地震波在

11、*向單向輸入時(shí)結(jié)構(gòu)的出較順序見(jiàn)圖4。4結(jié)論①采用粘滯阻尼器的減震結(jié)構(gòu)較非減震結(jié)構(gòu)其抗震性能得到了明顯提高。②罕遇地震作用下構(gòu)件開(kāi)始進(jìn)入塑性，粘滯阻尼器通過(guò)阻尼耗能，使得結(jié)構(gòu)層間位移，層剪力都得到有效控制，但是沒(méi)有多遇地震作用下的減震效果明顯。③通過(guò)在建筑結(jié)構(gòu)中采用消能技術(shù)加固后，由粘滯阻尼器提供附加阻尼比來(lái)消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量，有效的降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，從而達(dá)到良好的減震效果。參考文獻(xiàn)：I■程選生，賈傳勝，杜修力?消能減震技術(shù)在結(jié)構(gòu)抗震加固改造中的應(yīng)用n?土木工程學(xué)