底層柔性結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制探究綜述

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1、底層柔性結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制探究綜述　　摘要：文章對(duì)高層建筑底部大空間柔性結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了分析，高層上部結(jié)構(gòu)與底部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度差異較大，新型延性構(gòu)件的出現(xiàn)給底部柔性結(jié)構(gòu)的抗震研究提供了新的思路。從技術(shù)上、材料上對(duì)這一問題進(jìn)行研究，給出幾種可行的方案，綜合論述底層柔性結(jié)構(gòu)今后的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：底層結(jié)構(gòu)抗震延性支撐減震系統(tǒng)阻尼器中圖分類號(hào)：TU3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1問題綜述11隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市中樓房的數(shù)量和密度日益增加。大量住宅的建成，必然要有相應(yīng)的社會(huì)性公用建筑與之配套，如商店、食堂、餐廳、托兒所、幼

2、兒園、辦公及水電設(shè)備用房等。如果在高層建筑的底部不能形成空間用以解決部分上述用房，便需在規(guī)劃上另行布置大量附屬建筑。由于城市規(guī)劃要求、建筑使用功能和用地緊張等方面的原因?qū)τ谂R街的住宅和辦公樓，一般均要求在底層設(shè)置商店、車庫等底部大空間結(jié)構(gòu)。底層大空間建筑，其上部作為住宅、寫字樓，下部作為商業(yè)用房，具有優(yōu)越的使用功能，在實(shí)際工程中大量存在。但是，底層大空間結(jié)構(gòu)體系的底層側(cè)向剛度遠(yuǎn)小于上部的側(cè)向剛度，形成上剛下柔的底層柔性結(jié)構(gòu)。在水平地震作用下，底部變形集中，震害嚴(yán)重，甚至在底部倒塌。同理，底層框架磚房由兩種不同的承

3、重及抗側(cè)力體系構(gòu)成：上部磚房為較剛性的磚房，抗側(cè)剛度大；底部為較柔性的框架，開間大，抗震墻少，抗側(cè)剛度小，易成為變形集中的薄弱樓層。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》依據(jù)震害經(jīng)驗(yàn)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)底層框架磚房的總高度和總層數(shù)都作出了明確限制。文獻(xiàn)[1]對(duì)汶川地震中廣元市底層框架結(jié)構(gòu)房屋的震害進(jìn)行了調(diào)查和分析，結(jié)果表明廣元市21幢底層框架結(jié)構(gòu)中有一半發(fā)生了中等以上的破壞，主要破壞部位為結(jié)構(gòu)的薄弱底層和二層過渡層，由于設(shè)計(jì)未考慮框架梁能與上部墻體組合受力，致使底層框架梁尺寸偏大,結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了“強(qiáng)梁弱柱”現(xiàn)象。2提高結(jié)構(gòu)延性技術(shù)過去相當(dāng)

4、長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，抗震技術(shù)是沿用“硬抗”的途徑，即采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、加粗構(gòu)件斷面、加多構(gòu)件配筋等提高結(jié)構(gòu)剛度等方法來抵抗地震，但新的延性構(gòu)件的出現(xiàn)大大改進(jìn)了傳統(tǒng)的做法。2.1底層加設(shè)支撐11研究表明：底層支撐對(duì)底層薄弱層位移有良好的控制效果；底層支撐的存在使頂點(diǎn)位移在正、負(fù)兩向有相近的值；底層支撐設(shè)置量存在一個(gè)較優(yōu)的比例，按此比例設(shè)支撐后，層間位移分布較均勻，最大層間位移正、負(fù)兩向總均值較小，頂點(diǎn)位移得到有效的控制，P-效應(yīng)較小。文中給出的該結(jié)構(gòu)底層支撐的合理設(shè)計(jì)原理和方法可供抗震設(shè)計(jì)參考。由于使用功能空間的限制，增設(shè)的支撐

5、耗能能力有限，有時(shí)尚不能滿足結(jié)構(gòu)的抗震性能需求。2.2帶暗支撐剪力墻暗支撐是指在普通剪力墻配筋基礎(chǔ)上，加配暗支撐縱筋和箍筋，形成鋼筋混凝土核芯柱，有X形、人字形和八字形。地震時(shí)暗支撐作為第一道防線首先進(jìn)入屈服，除其彈塑性變形可消耗能量外，更主要的是它有效地限制斜裂縫開展，使斜裂縫均勻分布，具有較好的抗震耗能能力。在混凝土開裂前的彈性階段，帶暗支撐剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能與普通剪力墻結(jié)構(gòu)基本相同；在混凝土開裂后的彈塑性階段，帶暗支撐剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)抗力明顯大于普通剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)抗力，帶暗支撐剪力墻結(jié)構(gòu)模型的底層最大層

6、間位移反應(yīng)比普通剪力墻結(jié)構(gòu)模型的底層最大層間位移反應(yīng)顯著減小。但該方法只適用于剪力墻結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。2.3鋼管混凝土耗能低剪力墻11鋼管混凝土耗能低剪力墻與普通整截面低剪力墻相比，抗震性能明顯提高，其彈性剛度和極限承載力較普通剪力墻降低不多，但變形和耗能能力大大提高。該耗能低剪力墻用于底層框剪砌體結(jié)構(gòu)抗震時(shí)，能充分利用鋼管混凝土柱的良好滯回性能，消耗地震能量，保護(hù)上部砌體結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞或破壞較輕，同時(shí)底層也不發(fā)生過大的位移。但該體系震后修復(fù)困難，且僅適用于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)或底層框剪砌體結(jié)構(gòu)。2.4混凝土脊

7、柱墻為了提高框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，保證其薄弱層在強(qiáng)震作用下的安全性，文獻(xiàn)[2]提出了一種利用混凝土脊柱墻加固已有結(jié)構(gòu)的方法。混凝土脊柱墻是在不破壞原結(jié)構(gòu)墻體的前提下，采用鋼筋混凝土對(duì)原結(jié)構(gòu)每層中部的墻體進(jìn)行加固，從而在結(jié)構(gòu)整體中形成一條“脊椎”，有效地保證結(jié)構(gòu)整體和薄弱層的安全。通過對(duì)一幢9層結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析，分析結(jié)果表明該方法能夠有效地提高結(jié)構(gòu)的延性，從而改善結(jié)構(gòu)整體的抗震性能。3減震控制技術(shù)一些專家學(xué)者采用隔震、減震等新技術(shù)對(duì)底層柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些研究。3.1液壓質(zhì)量調(diào)諧減震系統(tǒng)液壓質(zhì)量調(diào)諧減震系統(tǒng)(HMS)是

8、由液壓缸、導(dǎo)管、活塞及慣性質(zhì)量等組成的一種減震裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。通過相關(guān)研究可以看出，HMS系統(tǒng)可以有效地控制底層柔性結(jié)構(gòu)柔性底層的地震反應(yīng)，控制效果可達(dá)50%以上，同時(shí)上部結(jié)構(gòu)的層間位移也得到了有效地控制，從而改善了底層柔性結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。3.2液壓阻尼控制系統(tǒng)11液壓阻尼控制系統(tǒng)是對(duì)液壓質(zhì)量調(diào)諧系統(tǒng)的一種改進(jìn)，即取消了HMS系統(tǒng)的慣性