粘滯阻尼器耗能減震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)作用分析.pdf

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1、圃■-H●■h-_●粘滯阻尼器耗能減震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)作用分析左亭亭劉志闖山東科技大學(xué)摘要：傳統(tǒng)的建筑抗震和減震已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)TcJ'g"求，消能減震是現(xiàn)代建筑行業(yè)很有前景的發(fā)展趨勢(shì)，其消能減震的成效正在被各個(gè)與建筑相關(guān)的人士所關(guān)注，在這個(gè)分析的過(guò)程中要選定減震的目標(biāo)，然后通過(guò)一系列的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合有限元軟件ANSYS進(jìn)行有限元分析，保證建筑抗震的優(yōu)良性能。關(guān)鍵詞：粘滯阻尼器；消能；性能目標(biāo)1引言粘滯阻尼器耗能減震裝置可以依據(jù)地震來(lái)臨時(shí)建筑物的振動(dòng)速度和方向來(lái)抑制地震波對(duì)建筑的傷害，不需要外部能源的投入，只依靠地震對(duì)建筑物的作用來(lái)產(chǎn)生反力，是一種很典型的非

2、主動(dòng)型消能減震裝置。2粘滯阻尼器減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述粘滯阻尼器減震設(shè)計(jì)是一個(gè)新型的減震設(shè)計(jì)方法，目前還是處在研究階段。不同的國(guó)家和地區(qū)對(duì)建筑物的抗震設(shè)防等級(jí)規(guī)定不同，粘滯性阻尼器的性能目標(biāo)就要有不同的標(biāo)準(zhǔn)，在建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)就可以更加輕松地應(yīng)用到不同地震烈度和抗震要求的建筑結(jié)構(gòu)中。3方法概述建筑結(jié)構(gòu)在不同地震作用下減震的效果可以用位移反應(yīng)譜Sd之比及加速度反應(yīng)譜鼬之比來(lái)表示，其中位移降低率Rd和剪力降低率舶為：Rd=嵩嬲；恥嵩群建筑結(jié)構(gòu)耗能減震設(shè)計(jì)不僅要有安全方面的要求，還要滿足相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，其抗震設(shè)防目標(biāo)應(yīng)高于常規(guī)抗震設(shè)計(jì)的建筑。4常遇地震作用下的設(shè)計(jì)驗(yàn)算在常

3、遇地震作用下，正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式為：△叫^≤[0e】粘滯阻尼結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)步驟如下：①開始；②形成質(zhì)量矩陣和剛度矩陣；③參考規(guī)范計(jì)算場(chǎng)地特征周期和地震影響系數(shù)；④求解結(jié)構(gòu)頻率(周期)和振型；⑤求解地震參與系數(shù)、計(jì)算粘滯阻尼減震結(jié)構(gòu)總阻尼；⑥計(jì)算各振型地震作用；⑦采用SRSS法則計(jì)算總地震作用；⑧結(jié)束。5罕遇地震作用下的設(shè)計(jì)驗(yàn)算建筑物遇到罕遇地震與遭遇普通地震所承受的力是不同的，罕遇地震的沖擊力和破壞力比普通地震往往要多很多倍，破壞力度更大，其極限狀態(tài)下的驗(yàn)算表達(dá)式為：A?。痟≤MAup一罕遇地震作用組合下的彈塑性層間位移；h-薄弱樓層的層高，或單位鋼筋混

4、凝土廠房的上柱高度；l印卜彈塑性層間位移角限值，可參照表2．表2彈塑性層問(wèn)位移角度限值結(jié)構(gòu)類型M鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)1，50抗震墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、包括部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的框支11120底部框架—抗震磚墻房中的框架一抗震墻、框架—抗震墻結(jié)構(gòu)、框架一核芯筒結(jié)構(gòu)、板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)I／100單層柱排架1，30鋼結(jié)構(gòu)多、高層各類鋼結(jié)構(gòu)體系l，50結(jié)構(gòu)第一振型的譜加速度S口可用下式表示：恥畝g弘基底剪力；麗一第一振型模態(tài)重量；計(jì)算公式：12toidPill麗=導(dǎo)Jy山i中2ilOil一第一振型向量；toi一第i質(zhì)點(diǎn)向量；N-結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)。6粘滯阻尼器的布設(shè)數(shù)量及優(yōu)化方

5、案(1)以層間位移為控制函數(shù)。根據(jù)層間位移的大小來(lái)確定安裝阻尼器的數(shù)量，尤其是在結(jié)構(gòu)的層間位移比較大的地方要特別注意。計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，判斷此時(shí)層間位移最大的層并在該層安裝粘滯阻尼器，并進(jìn)行部分修改，即：AUmax≤h／450式中^為層高。(2)以控制力為控制函數(shù)。(3)以層間位移和層位移為控制函數(shù)。取控制函數(shù)為：p=口麗AU+磋AU=h／450：挽=h(i)／550式中：Ot、盧一加權(quán)函數(shù)；h(i)-第i層到地面的高度。計(jì)算出來(lái)的控制函數(shù)有大有小，但是根據(jù)要求要把阻尼器放在計(jì)算數(shù)值較大的層，滿足p≤l的要求。(4)層間位移和頂層位移取控制函數(shù)為：p=a1

6、AUm礦ax+盧等艫擊式中：^一建筑物的總高度。7結(jié)論建筑抗震設(shè)計(jì)在我國(guó)一直是一個(gè)持續(xù)被關(guān)注的大問(wèn)題，我們要不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)消能減震的方法和手段，不僅要保證建筑對(duì)地震的抵抗能力，同時(shí)要考慮建筑工程的經(jīng)濟(jì)性。建筑物耗能減震和建筑抗震是兩個(gè)不同的概念，本文首先對(duì)建筑方面粘滯阻尼器耗能減震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述，通過(guò)公式的分析講解提出了一種實(shí)用的減震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上，分析了常遇地震和罕遇地震兩種情況，得出了一些有參考價(jià)值的結(jié)論，同時(shí)告訴我們對(duì)粘滯阻尼器耗能減震結(jié)構(gòu)的研究還有很廣闊的前景。參考文獻(xiàn)：【1】1韓建平，閻茹辛慧．基于性能的黏彈性阻尼器減震

7、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[月．地震工程與工程振動(dòng)2008(1)：175～181．【2】GB50011--20XX．建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范【s】．20"16．07135