消能减震技术

2025-01-21

消能减震技术（共7篇）

消能减震技术篇1

摘要：通过分析消能墙的施工工艺原理, 归纳总结了消能墙在现场施工中的工艺流程及操作要点, 并对消能墙施工所用材料及设备进行了介绍, 研究了消能墙的适用范围, 指出消能墙技术具有良好的经济效益。

关键词：消能墙,工艺,材料,地震

消能减震技术的主要思想是把结构物中的支撑、剪力墙等构件设计成耗能部件或在结构物的节点或连接处装设阻尼器, 在风或小震作用下, 耗能杆件或阻尼器处于弹性状态, 当在强烈地震作用下, 耗能杆件或阻尼器率先进入非弹性状态, 结构产生较大阻尼, 耗散大量地震能量, 使主体结构避免进入明显非弹性状态, 从而保护主体结构在强震中的大幅度的损坏。

1 施工工艺原理

所谓“消能墙”, 是在常规剪力墙中嵌入关键耗能元件———“消能键”构造而成。消能键采用优质耗能钢板通过精密的构造组合而成, 具有极为优异的滞回耗能性能。地震时, 消能墙将结构地震作用即时传递至消能键, 消能键迅速进入屈服状态, 并在滞回中有效耗散地震能量, 大大减轻了主体结构的地震反应, 从而对主体结构起到良好的保护作用。简单地说, “消能键”就像是一个“保险丝”, 在地震发生时, “消能键”通过自己消耗地震能量, 在风力作用或小震时, 尚不用“牺牲”自己保全建筑;而在大震时, 嵌在建筑墙体内的“消能键”就能通过自身的屈服耗能保住建筑的安全。消能墙的核心构件是消能键, 本技术所采用的RT400消能键和RT600消能键的核心材料采用由宝钢生产的BLY160钢材, 消能键与预埋件通过螺栓加焊接形式连接, 以提供足够的刚度和强度, 确保消能键在地震、风荷载等作用下, 保持正常工作。

2 工艺流程及操作要点

2.1 工艺流程

预埋下消能墙竖向钢筋→绑扎下消能墙钢筋, 安装定位预埋件, 下消能墙支模→浇筑下消能墙混凝土→安装连接槽钢, 安装定位预埋件, 绑扎上消能墙钢筋, 上消能墙支模→浇筑上消能墙混凝土→上层梁板支模, 钢筋绑扎, 浇筑混凝土→拆除临时支撑木方, 安装消能键及消能键保护外壳, 而后拆除连接槽钢→砌筑消能墙旁砌体。

2.2 操作要点

1) 施工准备。施工前应认真审阅消能墙图纸的技术设计文件, 了解施工范围, 并对参加施工人员进行详细的技术交底, 确定各项准备工作准备到位后开始进行施工。a.消能键进场后, 供货单位委派技术人员指导现场卸装。b.根据分布图, 用塔吊将阻尼器定点定位, 放置于各楼层。把安装所需各附件、工具等搬运至即将安装位置。c.安装前应观察、清理、调整安装面。

2) 施工要点。a.预埋下消能墙竖向钢筋, 浇筑下层梁板构件混凝土。钢筋预埋前要仔细阅读施工图纸, 明确各个单根钢筋的形状及各个细部的尺寸, 核对钢筋配料单和料牌, 再根据料单和料牌, 核对钢筋半成品的钢号、形状、直径和规格数量是否正确, 有无错配、漏配及变形, 如有此情况, 应及时整修、增补。钢筋预埋时预埋位置要正确, 要确保钢筋间距并保证保护层厚度。b.绑扎下消能墙钢筋, 安装定位预埋件, 下消能墙支模板。预埋件安装定位采用全站仪控制, 根据设计图纸将预埋件钢板中心坐标算出, 将其中线点投影到预埋钢筋上, 放出十字交叉线, 施工时用线坠吊正, 要求必须从两个方向全部找正。标高控制采用水准仪与水平尺双重控制。由于在绑扎钢筋网和浇筑混凝土时易造成预埋件位移和标高下沉, 因此预埋件的加固至关重要, 为保证预埋件位置相对准确, 在预埋件中部、下部布设两道定位钢筋, 然后将定位筋与预埋件焊接, 确保预埋件的位置相对准确。c.浇筑下消能墙混凝土。混凝土浇筑前应先湿润模板, 避免造成麻面、脱皮等现象, 墙、柱浇筑前底部应先填以5 cm~10 cm厚与混凝土配合比相同减石子水泥砂浆, 避免造成墙、柱角烂根。浇筑混凝土时应分层连续浇筑, 区域之间、上下层之间混凝土浇筑间歇时间不应超过2 h。混凝土振捣采用振动棒振捣, 要做到“快插慢拔”, 上下抽动, 均匀振捣, 插点要均匀排列, 插点采用并列式和交错式均可;插点间距为300 mm~400 mm, 插入到下层尚未初凝的混凝土中约50 mm~100 mm, 振捣时应依次进行, 每一振点的振捣延续时间30 s, 使混凝土表面水分不再显著下沉、不出现气泡、表面泛出灰浆为止。作业时, 要使振动棒自然沉入混凝土, 不得用力猛插, 宜垂直插入并插到未初凝的下层混凝土中5 cm~10 cm, 以使上下层结合。浇筑时可先将振动棒插入底部, 使振动棒产生振动再投入混凝土, 边投料边振动。混凝土浇筑完毕后, 墙柱边应用木抹子按预定标高将表面抹平。并保证混凝土在适宜的温度、湿度的环境, 使胶凝材料充分水化, 应对混凝土进行洒水养护, 洒水时间以混凝土表面不泛白为宜, 洒水时必须将混凝土浇透, 养护时间要求不少于14 d。d.安装连接槽钢, 安装定位预埋件, 绑扎上消能墙钢筋, 上消能墙支模板, 安装连接槽钢, 如图1所示。e.浇筑上消能墙混凝土。f.上层梁板支模板, 钢筋绑扎, 浇筑混凝土。g.拆除临时支撑方木, 安装消能键及消能键保护外壳, 而后拆除连接槽钢。h.砌筑消能墙旁砌体, 如图2所示。

3 材料与设备

3.1 材料

本技术要求所指的RT消能键是RBS消能墙的重要部件, 其原理是通过高延性材料合理构造形成消能元件, 利用其塑性滞回特性来有效消耗地震能量。消能键产品的材料应满足现行《建筑抗震设计规范》和行业标准《建筑消能阻尼器》的要求。消能键产品的核心材料采用宝钢生产的BLY160钢材, 其他辅助材料可采用Q235钢或Q345钢。消能键产品核心材料BLY160的屈服强度应在160 MPa的±15%以内, 延伸率应大于45%, 屈强比小于80%。混凝土墙中定位埋件钢材材质为Q345B, 栓钉材料性能等级为4.6级, 螺栓为材料性能等级为10.6级的高强螺栓 (承压型) 。消能墙混凝土强度等级为C30混凝土。

3.2 机具设备

塔吊一台, 经纬仪一台, 水准仪一台, 50 m钢盘尺一把, 振动棒一台, 手动磨光机两个, 高强螺栓扳手两套, 活动扳手两把, 千斤顶两台, 钢丝刷三把。

4 效益分析及适用范围

“消能墙”这项新技术的应用, 不仅能保证建筑在大地震中不倒和人员安全, 而且还能有效地保护建筑结构及室内装修, 使该建筑在大地震中的损失降到最低, 避免人员伤亡及财产损失。适用于大型公共建筑如医院、商场、学校、博物馆、图书馆、体育馆等及民用建筑超高层住宅等。

5 结语

“消能墙”技术是一种值得肯定的创新和尝试, 在一定程度上将引发地产业对于建筑安全的思考, 也代表了未来消能减震技术发展的一种新趋势。

参考文献

[1]GB 50011—2010, 建筑抗震设计规范[S].

[2]JGJ 297—2013, 建筑消能减震技术规程[S].

[3]JG/T 209—2007, 建筑消能阻尼器[S].

[4]周福霖.工程结构减震控制[M].北京:地震出版社, 1997.

[5]吴美良, 钱稼茹.粘滞阻尼墙的研究与工程应用[J].工业建筑, 2003 (5) :39-41.

消能减震技术发展现状综述篇2

关键词：减震控制,消能器,发展趋势

目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震方法是“延性结构体系”, 它是通过适当控制结构物的刚度, 使结构部件 (如梁、柱、墙、节点等) 在地震时进入非弹性状态, 并且具有较大的延性, 减轻地震反应, 使结构物“裂而不倒”。这种方法采用二阶段设计方法以实现“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的三水准的抗震设防要求。实践证明这种设计的代价是很高的, 而且此方法只是考虑建筑结构本身的抗震, 并未考虑房屋内部设备、仪器的抗震, 对一些内部有重要仪器设备的建筑物就不再适用了。于是人们便另寻对策, 发展出一条合理有效的抗震途径———工程结构减震控制。它是通过对工程结构的特定部位施加某种控制装置 (系统) , 使之与结构共同承受地震作用, 改变或调整结构的动力特性或动力作用, 最终达到减轻结构地震反应的目的。其中消能减震技术在理论和实践应用上比较成熟和广泛。

1 消能减震技术

结构消能减震体系, 就是把结构物的某些非承重构件 (如支撑、剪力墙、连接件等) 设计成消能杆件, 或在结构的某部件 (层间空间、节点、联结缝等) 装设消能装置。在风或小地震时, 这些消能杆件或消能装置具有足够的初始刚度, 处于弹性状态, 结构物仍具有足够的侧向刚度以满足使用要求。当出现中、强地震时, 随着结构侧向变形的增大, 消能构件或消能装置率先进入非弹性状态, 产生较大阻尼, 大量消耗输入结构的地震能量, 使主体结构避免出现明显的非弹性状态, 并且迅速衰减结构的地震反应 (位移、速度、加速度等) , 从而保护主体结构及构件在强震中免遭破坏, 确保主体结构在强地震中的安全。

2 消能减震的原理

消能减震的基本原理可以从能量的角度来描述, 消能减震结构在地震中任意时刻的能量方程为:

其中, Ein为地震输入结构的总能量;EVK为结构的动能和弹性应变能 (势能) ;EC为结构本身的阻尼耗能;ES为结构的弹塑性变形 (或损坏) 消耗的能量;ED为消能部件耗散或吸收的能量。

在式 (1) 中, EVK仅是能量转换, 不产生耗能。EC只占总能量很小的一部分。消能部件在主体结构进入非弹性状态前率先进入消能状态, 消耗掉大量地震能量ED, 使结构本身消耗的能量EC很少, 从而使结构减轻损伤或破坏。

在消能减震结构体系中, 消能 (阻尼) 装置或元件在主体结构进入非弹性状态前, 已率先进入耗能工作状态, 充分发挥耗能作用, 耗散大量输入结构体系的地震能量, 从而有效地保护了主体结构, 使其不再受到损伤或破坏。试验表明, 消能减震装置, 可以消耗地震总输入能量的90%以上。

3 消能器的类型及消能结构的特点

应用于消能减震设计的消能器通常有:软钢消能器、铅挤压阻尼器、粘弹性阻尼器、液体阻尼器、摩擦消能器、粘滞阻尼器等。《抗震规范》将消能器主要分为位移相关型、速度相关型和其他类型。金属屈服型和摩擦消能型属于位移相关型, 这种类型的消能器要求位移达到预定的启动限才能发挥消能作用。粘滞型和粘弹性型属于速度相关型。调谐阻尼器主要包括调谐质量和调谐液体两类阻尼器。

大量的研究和应用表明, 在建筑物的适当位置合理设置消能装置后, 结构在地震作用下具有如下特点:1) 可同时减小结构的水平和竖向地震作用。2) 当结构具有足够的附加阻尼时, 可满足罕遇地震下预期的结构位移控制。3) 由于消能装置不改变结构的基本构成, 因此消能结构的抗震构造与普通结构相比并没有降低, 相反, 由于消能器相当于在结构上增加一道防线, 其抗震安全性有明显的提高。4) 消能结构不受结构的类型和高度限制, 适用的范围较广。

4 消能减震技术的应用

美国是开展结构控制体系研究较早的国家之一。早在1972年竣工的纽约世界贸易中心大厦就安装有约10 000个粘弹性阻尼器, 西雅图哥伦比亚大厦 (77层) 、匹兹堡钢铁大厦 (64层) 等许多工程都采用了该项技术。

日本是结构控制技术应用发展较快的国家。近几年日本在建筑结构耗能减震研究和应用方面取得了若干新进展, 其中纳米结晶锌铝合金振动控制阻尼器是一种取得专利的新型减震阻尼器, 具有“常温高速超塑性”特性;无粘结钢支撑体系是一种机敏的滞回屈服耗能减震支撑体系, 可防止支撑在压力作用下屈曲, 具有稳定的拉压滞回性能;跷动减震是一种新颖的耗能减震方法, 它允许结构上下跷动疏散地震力, 减轻建筑损坏。

我国的学者和工程设计人员自20世纪80年代以来也一直致力于消能减震技术的研究工作和工程实践应用。目前, 已经自行研制出了一些消能装置, 提出了一些新型的消能减震结构体系, 做了许多消能装置的力学性能试验研究和减震结构体系的地震模拟振动台试验研究, 得到了大量富有学术价值的研究成果。

5 结语

消能减震技术篇3

1 消能减震技术的概论

在发生地震时, 地震源向地表传递地震波, 建筑物受地震波的影响, 特别是对民用建筑物影响, 会出现建筑物摇动、结构发生振动、变形、甚至倒塌。所以, 消能减震技术在建筑物的应用是缓解地震灾害冲击的重要选择。消能减震技术简单的来说, 就是通过技术手段把地震灾害直接与建筑物的能量降低、减弱, 把建筑物基础结构支撑点、剪力墙等构件设计成耗能部件, 基础结构与建筑上部结构分离, 通过耗能杆和阻尼器, 防止地震能量向建筑物上部输入, 达到保护建筑安全的目的。

2 民用建筑结构设计的主要消能减震技术措施

民用建筑的消能减震措施非常之多, 有对地基进行特殊处理的, 有设置抗震装置的, 也有对建筑结构上层进行设计的等。但在实际运用中, 一个建筑物有可能都应用了以上几种措施, 有些会更多。但总的来说, 建筑物的消能减震设计关键还在于地基采用的特殊减震材料和建筑隔震层的设计。

2.1 建筑消能建筑材料的应用

消能减震材料的应用主要作用于建筑的地基, 地震对建筑物的直接作用也是地基, 所以建筑物要达到消能减震的最佳效果是在地基上做一些主要的设计, 这样也是最能达到效果, 也是最直接的处理手段。建筑地基的隔震, 通常是通过铺设一些特殊的材料来削弱地震时的地震波, 把地震产生的能量吸收一部分, 达到消除地震波对上层建筑的破坏。在民用建筑结构设计中, 消能减震措施都使用传统的施工工艺, 主要的材料是粘土和砂子, 或者在地基上直接使用粘土和砂子垫层。随着科学的发展进步, 国际上很多建筑物把沥青作为消能建筑的材料, 并且达到很好的效果, 现今已经得到了广泛的应用。

2.2 建筑基础设置减震装置和隔离层的应用

减震装置和隔离层这种消能减震措施主要应用于建筑物在地基与建筑上部连接之间, 减震装置的设置可以对地震能量降低2/3左右, 通常采用的办法有摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等, 应用比较灵活, 对材料没有局限, 可根据具体情况进行选择。建筑隔离层与隔离装置相比效果不是非常明显, 它减震的效果在2/10左右, 它的作用无法参与到建筑设计的整体中去, 因此减震效果明显差一些。但它适用于旧房的减震改建, 施工简单、易操作。所以两者都是我们设计者值得关注的, 充分体现它们的区别和作用是关键。

3 对于建筑物消能减震技术的主要措施

3.1 消能减震技术应用的加固措施

近年来, 自然灾害对建筑的损坏受到大部分人的关注, 也是大家都关心的问题。随着这种安全意识的加强, 民用建筑抗震加固是人们迫切的需求。消能减震的应用也直接关系到人民生命财产的安全, 所以在设计的时候, 要在地基部分采用特殊材料处理之外, 还需要设计减震装置甚至是减震层来削弱地震对建筑物的作用力, 确保能有效的对抗地震等自然灾害。针对建筑物的抗震加固, 我们一定要根据建筑物的结构设计和基础条件等因素来完成相应的工作。

3.2 在建筑物性能和需求的消能减震措施

在建筑物的消能建筑设计方法上, 我们需要根据建筑物的基本性能和消能需求等作出有效的设计措施。而混合消能支撑系统 (VD-BRB系统) 是我们选择的最佳措施, 它的主要设计方法是在建筑物的底层配置防屈曲消能支撑, 并在其它的建筑层配置粘滞阻尼器。所以在我们对建筑物进行消能减震设计的过程中, 要精确进行结构验算, 在保证建筑物变形的最大限度、结构的最大承载力等是否符合规范要求, 用最有力的数据来判断消能减震技术的可行。如果可行, 就需要我们确定阻尼器的数量和最大优化它的布置方式, 保证结构达到预先验算的结果;如果不能满足建筑物性能和需求的, 需要我们及时调整方案, 增加阻尼器的数量和布置方式进行消能减震加固。所以混合消能支撑系统 (VD-BRB系统) 是建筑物面对不同的性能和需求时, 可以实现有效的管控, 因为它的变量只有阻尼器的变化, 可以根据实际需要进行设计和应用。所以它的有效主要体现在以下几个方面;

1) 混合消能支撑系统 (VD-BRB系统) 有比较高的性价比;

2) 对地震波能力可以第一时间反应和削弱消耗, 降低建筑本身对抗的风险;

3) 可配置子阻尼器合理的在各种自然灾害中发挥作用;

4) 采用改进的基于性能和需求的消能减震方法进行加固设计比较便捷。

5) 阻尼器的应用有利于改善结构薄弱层的抗震性能;

6) 能够有效减少结构加固的工作量, 且对建筑结构的影响小;

现在我们对于住房追求越来越高, 民用建筑日趋渐多, 尤其是一些超高层的建筑物, 如果地震一旦发生, 我们对建筑物没有加入消能减震的技术进去, 可想而知, 后果是怎样。建筑抗震中的消能减震技术能够很大的程度上降低地震对结构的损害, 并且消能减震技术是一个较为成熟、施工方便, 在高层建筑中的应用很广泛。同时对建筑物的抗震加固也有广泛的应用前景, 可以说是抗震加固技术的主流。

摘要：地震现在是一种比较突发性而且破坏性很强的一种自然灾害, 而且罕见的大地震给建筑物和我们的经济财产及人员伤亡造成极大的损失。结构被动控制中的耗能减震技术由于技术相对成熟, 施工方便, 减震效果明显等特点广泛用于多高层建筑抗震的设计和加固中。本文简单论述了消能减震的原理, 重点论述了消能减震的技术在民用建筑设计中的应用。

关键词：消能减震,民用建筑,技术,设计

参考文献

[1]商昊江, 祁皑.高层隔震结构减震机理探讨[J].振动与冲击.2012 (04)

石油勘探中的消能减震篇4

1 基础施工方面

实行首层现浇板会审制和技术交底制, 避免给排水、卫生器具在平面位置上与建筑相矛盾。首层现浇板浇筑前应检查排水立管位置与通风管道、窗、土建上层梁等是否矛盾及影响美感, 卫生器具位置是否与门、电气开关、插座相矛盾, 多媒体箱是否在门侧壁而影响日后装修, 开关的位置是否使用方便;给水管道是否与采暖、排水管道相互影响, 做到事前控制, 以满足使用方便美观可靠的原则。要根据设计确定的标高, 及时复核给排水、消防系统管道标高与现有场地标高是否符合要求深度, 以免对此不进行复核而造成给排水系统受阻。在基础独基、条基施工时应在钢筋绑扎时通知安装队伍进行接地装置施工, 复核接地装置正确无误, 避免造成诸如设有地下通风系统而土建图未标洞口, 造成浇筑砼后发现通风系统洞口未预留或位置不一致等被动局面。同时在现浇板中敷设电气线管应配合土建施工, 应在底层钢筋铺设、绑扎并垫置保护层后方能进行线管的敷设, 避免先敷设线管导致电气线管部位钢筋无保护层及削弱受力截面。在管线密集处应检查上部钢筋网的设置, 防止板裂缝, 同时确保线管之间留有一定的间隙, 确保砼的密实性。梁底部电气线管敷设不能破坏梁钢筋的位置, 若有影响, 安装电气线管应避开梁主筋敷设, 避免结构受力受到影响。总之, 无论是软钢阻尼器、粘滞阻尼器还是其他类型的阻尼器, 都是比主体结构慢一拍进行安装的。这些元件发挥作用是结构总体成型之后在完成状态之下。因此对于很多项目来说, 形象进度———回收资金个对资金链生死攸关的节点就大大和缓了:位于关键线路上的工作量减少了, 进度计划更容易实现了, 宽松的进度、合理的工期也更能保证质量。

2 节点施工方面

采用消能减震的原理进行结构设计, 采用专门的阻尼元件后, 层间位移和层间剪力都大幅度地减少下来, 这意味着比一味增加构件的承载能力的抗震设计更加容易施工, 比一味“死扛”的增加配筋率、增加截面尺寸和提高混凝土强度的方法具有更低廉的单价。大家都知道实物量越大的项目, 对单价越敏感, 因此简便易行的混凝土结构, 虽然单价降低有限但是考虑到庞大的基数后对控制造价还是有一定意义的。更重要的是:解决了有限的截面和巨大的内力之间的矛盾, 解决了某些建筑巨大的使用荷载、庞大的构件截面、庞大的构件质量、还有配筋计算上的矛盾。比如我所在企业所施工的某酒店, 结构转换梁的杆件配筋已经密集到了“梁上柱”插筋都无法安装的地步, 梁柱节点的混乱可想而知。这就要求检查电气线管的敷设对结构钢筋位置的影响以及土建施工人员对安装管的保护。框架梁板钢筋绑扎完, 监督施工方电气均压环施工, 施工时纠查电气施工人员对钢筋随意焊接行为, 保证结构受力钢筋质量。土建、安装设计变更应同步进行, 避免土建 (安装) 工程变更而设计变更未体现安装 (土建) 变更内容, 应考虑变更相互之间的影响, 避免出现工程事故。

3 质量方面

目前消能减震的建筑应用不算广泛, 剪力墙结构还是主流, 这里有造价的原因。但是在推广之后, 采购数量增加、形成规模效益, 阻尼元件的采购价格是可以降低的。加之前面也提到了“死扛”型的抗震建筑, 在设防烈度提高的情况下, 兼顾使用荷载, 其造价也不低, 如果采用消能减震设计降低了混凝土结构的单价, 则可以抵消相当一部分的设备采购价格。很多即有建筑物修缮、改造、提高抗震等级等案例中, 更是体现了消能减震建筑的经济优势, 怎么改建都比拆除重建来得经济且快捷。但由越来越不可靠的工人队伍去掌握, 还不如让相对稳定的专业工厂去掌握。产品在安装前的检测, 也远比结构成型后的检测来得简便。毕竟建筑产品特别是湿作业的产品, 其状态的“可检测”意味着“已成型”。阻尼元件则可以在交货状态就进行检测, 决定是否接受。采用阻尼元件后质量控制由“离散”转向“收敛”。

4 社会效益方面

建筑施工企业出了向社会提供合格的建筑产品外, 还有一个社会责任就是提供初级的就业机会。或许会有这样的疑问, 采用大量工厂加工的阻尼元件后, 大量的产值从施工单位转移到了工厂, 是否影响了施工企业的效益?混凝土湿作业工作量的减少, 是否剥夺了很多传统工种的就业机会?我认为这方面应保持积极的态度去考虑。目前施工单位靠自营产值, 起利润空间本来就不高, 生存状态也不好, 保持自营产值的比例不是提高利润空间的合理途径。另一方面, 工厂本身也是吸纳劳动力的细胞, 工厂提供产品、安装服务也是纳入总包管理范畴的, 因此不能把工厂和施工企业在利益分配上对立起来看待。施工总承包企业不同于土建企业, 应该在技术研发、实验室成果等方面有所投入, 采用技术含量更高、更精密的消能减震元件, 将吸引和鼓励现有的传统总包企业参与到产品的研发、生产、检测、安装、甚至是理论研究之中, 高的技术含量带来高的附加值, 进而提高利润空间, 这也是符合价值规律的。

建筑隔震和消能减震设计及应用篇5

1 建筑隔震与消能减震技术

目前,随着国内外对建筑隔震与消能减震技术研究的不断深入,隔震与消能减震技术得到了很大的发展,隔震技术的种类较多,大致可分为:基础滚球隔震、基础弹簧隔震、橡胶垫隔震、悬吊结构隔震、基础砂石垫层隔震以及结构底层柔性柱隔震等,其原理基本都是利用这些隔震系统来减少地震能量向上部的输入,隔震系统的存在能够延长结构自身的基本自振周期,通过适当的阻尼使结构的加速度反应大大减少,地震传来的能量将由隔震装置转化和吸收,阻止了能量向上部结构的传输,从而减少了上部结构的相对变形。

消能减震技术是把建筑结构中的某些构件(如支撑、剪力墙等)设计成消能部件或者在结构物中的某些部位(连接或节点处)设计安装阻尼器,消能部件和阻尼器的作用在于当结构遭遇风或地震作用时,其会先于建筑结构由弹性工作状态进而转为塑性工作状态,通过消能部件的塑性变形和阻尼吸收输入的能量,以减少主体结构的塑性变形,保证结构的安全性,其中消能部件可由斜撑、剪力墙、梁或节点等构成,此外,在结构的缝隙或构件的连接处设置消能装置,也能够发挥很好的消能减震作用。采用消能减震设计,对建筑物的使用功能影响较小,减震较明显,且布置相对灵活,同时地震力下布置的消能元件传给与之相连构件的附加力较少,对结构不会造成不必要的破坏。

2 建筑隔震与消能减震概念设计和原理

2.1 建筑隔震的概念设计

概念设计在建筑抗震和隔震中占有非常重要的地位,在进行工程抗震设计时,首先应该做好概念设计阶段,然后才是严谨、合理的抗震或隔震计算,最后则为抗震措施的选用。

建筑物隔震通常需要在建筑物与基础之间设置隔震装置,在地震作用下建筑结构的水平变形大多集中在隔震装置中,通过隔震装置的变形吸收了地震传给上部结构的能量,以达到将地震作用隔离的目的,提高了建筑物的地震安全性。建筑物隔震的概念设计首要任务是确定隔震系统能够允许的最大地震反应、建筑物的结构参数、地震反应频谱特性等,通过这些参数的确定可大致得到隔震层的总体参数。

2.2 隔震结构的运动方程

由于建筑物在地震中的运动相对较小,且处于整体平动状态,因此在概念设计阶段,通常可只需确定结构在不同方向的一维平动运动模型(见图1)。

一维模型的运动方程:

其中,X为隔震后建筑物的位移;·Xg·为隔震计算的输入加速度;λ为隔震结构的阻尼比;ωn为隔震结构的固有频率,ωn=K和M分别为一维动力模型的刚度与质量。

将地面运动表达为傅里叶级数的形式:

在概念设计阶段可以主要考虑主频的影响,则输入地震的加速度可简化为:

其中,ω为输入加速度的主频率,一般取隔震结构所在处的特征频率;Ag为输入加速度等效位移峰值。

由式(1),式(3)可得建筑物位移是式(1)中系数的函数幅值函数为:

在一维模型下,隔震结构加速度反应衰减比η(隔震衰减比)可表达为:

在隔震设计时,隔震装置在不同方向的动力反应都可以用上述方法来估计,式(5)在隔震设计中起着重要的作用,由上面的式子可知,在概念设计阶段我们只需先确定结构的质量M,输入地面的加速度输入地面的加速度主频率ω,隔震层的阻尼比λ和要求隔震层上部结构的加速度反应等,通过式(5)计算出隔震层的固有频率ωn,从而估算出其总体刚度K,反之也可利用式(5)由隔震层的总体刚度K确定η,进而计算出隔震层的隔震效果。

由结构力学可知,是隔震结构与非隔震结构的分界线,当>1.414时,η<1,可知隔震层上部结构的地震加速度峰值小于地震输入的加速度峰值,故隔震层具有隔震效果,为隔震结构,但若<1.414时,则结构无隔震效果,相当于传统的抗震结构,所以一般结构在隔震设计时取频率比为≥2。

此外,在隔震设计过程中还需要估算出隔震层的总体刚度K的上限值:

其中,Dh为近场系数;Fek为隔震层以上总的水平地震作用力;uh为隔震层允许水平位移;α为作用于隔震层以上设计的设计水平地震加速度;M为隔震层以上总的质量。

在隔震层的总体刚度确定后,可根据建筑隔震设计将总体刚度分配到每个隔震支座上去,进行隔震设计。

2.3 隔震技术应用范围

国内外研究表明,硬土场地较适宜采用隔震结构的建筑,我国隔震结构可适用于Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ类场地,以剪切变形为主的体型结构,建筑结构布置多为规则结构,一般不采用隔震措施时基本周期不宜大于1.0 s的建筑,此外,由于隔震层的存在,还应考虑软弱隔震层的抗倾覆能力,因此,在隔震设计中还应对风荷载以地震之外的其他水平荷载进行相应的限制。

2.4 建筑结构消能减震设计

消能减震建筑设计时,应根据罕遇地震或设防烈度下预期的结构位移控制要求进行设计,其原理从能量的角度可描述为:

传统的抗震结构:Ein=Ev+Ec+Ek+Eh。

消能减震结构:E'in=E'v+E'c+E'k+E'h+E'd。

其中,Ein,E'in均为地震过程中输入结构体系的能量;Ev,E'v均为结构体系的动能;Ec,E'c均为结构体系的粘滞阻尼耗能;Ek,E'k均为结构体系弹性应变能;Eh,E'h均为结构体系的滞回耗能;E'd为消能(阻尼)装置或耗能元件耗散或吸收的能量。

从上式可以看出传统的抗震结构体系中,地震传来的能量主要通过Eh耗散,这就意味着地震输入的能量大部分由结构自身的塑性变形吸收,若地震输入结构的能量过大,则很可能会造成结构体系的严重破坏,失去承载能力,但在设计有消能部件的结构,则由于消能部件会先于结构构件而产生塑性变形,吸收地震能量,而后才是结构体系,有效地保护了主体结构。

消能减震结构在地震作用下起反应的关键是确定结构的总刚度和总阻尼比,即:

其中,Ks为原结构的刚度;Ka为消能部件附加给结构的有效刚度。

其中,ξs为原结构的刚度阻尼比;ξa为消能部件附加给结构的有效阻尼比,对于速度线性相关型的消能部件有:Wc=,对于位移相关型、速度非线性相关型和其他类型消能部件有:Wc=∑Aj。

其中,η2为阻尼调整系数,当小于0.55时,应取0.55;ξ为阻尼比。

消能减震结构的计算方法,与消能部件的类型、布置位置、数量及所提供的阻尼大小有关。一般情况下,大阻尼的阻尼矩阵不满足振型分解的正交性条件,需直接采用恢复力模型进行非线性静力分析或非线性时程分析,但若主体结构基本控制在弹性范围内时,可采用较为简单的线性计算方法估计,对于振型分解反应谱法,应采用振型阻尼比计算。

2.5 消能减震结构的使用范围

采用消能减震技术需要对建筑进行抗震设防分类,要弄清楚场地条件、抗震设防烈度、建筑的使用功能、结构选型及方案等情况,并结合安全和经济方面综合考虑。一般情况下,消能减震技术可用于钢结构、钢筋混凝土结构以及钢—混凝土组合结构等建筑,由于其可以减少结构的水平和竖向的地震作用,故使用范围较广,结构高度和类型均不受限制。

3 建筑减震措施

减震技术虽有许多种,但有些仍处于初步研究和设计阶段,不能直接用于实际建筑结构中,除过上面论述的在建筑结构中采用隔震和消能减震措施外,还有两种较为常用的减震措施,这两种减震措施分别为:1)采用高延性构件:结构的延性大就意味着结构具有良好的变形和耗能能力,但设计的同时也应该注意满足承载能力的要求,一般在设计中常采用强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件以及强梁柱塑性铰的方法以提高结构的延性和安全性。2)提高结构本身阻尼:理论研究表明,结构对地震的反应随着阻尼比的增大和自振周期的加长而减少,结构的阻尼随着结构类型、材料、地基情况等的不同而不同,尤其对于高层建筑设计时应尽量选用阻尼较大的材料和结构,同时也可以设置一定的阻尼器。

4 建筑减震技术当前存在的问题

隔震与消能减震技术虽然在建筑结构中得到了广泛的应用,但也存在一些不足之处,比如:

1)目前,大多数隔震装置在水平地震力作用下减震效果较好,但竖向地震荷载作用下的减震效果不明显,由于竖向地震作用对大跨度、高耸和悬臂结构的建筑影响较大,故对于这一方面的减震性能还需要进一步的深入研究。2)研制和开发新型的隔震装置、阻尼器和消能减震元件,设计出高性能的减震装置。3)研制出一种既减震又便宜的减震装置,由于当结构采用隔震装置时会加大结构的造价,这是业主不想看到的,所以这对隔震结构在建筑中的大量应用带来了困扰。4)扩展隔震结构的使用范围,加强研究对于软弱地基、高层以及超高层结构如何使用隔震装置,以更好地实现安全、适用、耐久和经济的要求。

5 结语

在结构中采用隔震和消能减震技术,对地震作用的降低具有非常明显的效果,隔震与减震体系相比传统的抗震体系更为安全、适用、可靠,在使用了隔震和消能减震的体系中,可以使结构保持在弹性工作状态,因此结构的受力更加明确、合理,可利用线弹性理论对结构进行分析,消能减震技术与传统的抗震技术相比,地震反应可以减少40%~60%左右,可以明显节约工程造价和结构加固造价,一般情况下,结构越高、越柔、跨度越大,则消能减震效果越是明显,所以消能减震装置在超高层结构、高耸结构、大跨度结构以及桥梁等结构中研究应用必将成为新的趋势。

参考文献

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[2]徐至钧.建筑隔震技术与工程应用[M].北京:中国标准出版社,2013.

[3]唐家祥.建筑隔震与消能减震设计[J].建筑科学,2002(1):62-63.

[4]高小旺,龚思礼,苏经宇,等.建筑抗震设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

建筑隔振与消能减震的分析研究篇6

建筑物除了承受竖向荷载外, 还要承担风和地震水平荷载的作用, 建筑物越高, 这个水平荷载效应就越明显。我国41%的国土、50%以上的城市位于地震烈度7度以上的地区, 面临的地震灾害形势非常严峻。地震是人类面临的最严重的突发性的自然灾害之一, 对人类社会造成很大的危害:1976年唐山发生的7.8级强烈地震, 倾刻间, 百余万人口工业城市被夷为平地, 造成24.2万人死亡, 16.4万余人重伤。自1900年有记录以来, 我国死于地震的人数达55万之多, 占全球地震死亡人数的53%。1995年, 日本阪神地震中经济损失超过1 000亿美元。随着经济的高速发展, 城市化使人口和财富高度密集, 强烈地震造成的伤亡和损失将越来越大, 地震后的修复和城市的复兴就越有难度, 对国家经济发展和社会稳定的冲击也将更为剧烈。

1传统抗震方法与不足

地震造成的破坏给人类留下的烙印是深刻的。而我们结构工程师们一直没有停止过对建筑物抗震的研究。建造抗强烈地震的建筑物和构筑物成为建筑工程领域重要的课题。为了抵御地震灾害, 通常的建筑结构设计采用的是抗震设计, 强调的是“抗”, 即采用“延性结构体系”适当控制结构物的刚度, 但容许结构构件 (如梁、柱、墙、节点等等) 在地震时, 进入非弹性状态, 并且具有较大的延性, 以消耗地震能量, 减轻地震反映, 使结构物“裂而不倒”[1]。这种体系在很多情况下是有效的, 但也存在很多局限性:首先, 由于结构物的承重构件在地震时进入非弹性状态, 对某些重要的结构物是不容许的 (纪念性建筑、装饰昂贵的现代化建筑、原子能发电站等) ;其次, 对于一般性建筑, 当遭遇超过设防烈度地震时, 由于主体结构已发生严重非弹性变形, 在地震后难以修复或在强地震中严重破坏, 甚至倒塌, 其破坏程度难以控制;再次, 随着地震强度的增大, 结构的断面和配筋都相应增大, 造成经济的“浪费”。随着科技高速发展和节能环保为主题的今天, 对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高, 使“延性结构体系”的应用日益受到限制, 传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求, 而由于隔震、消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性, 在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。

2隔震、消能减震

2.1 减振与隔振的概念

减振是工程上防止振动危害的主要手段。减振可分为主动减振和被动减振。主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率, 在精密仪器、航空航天设备、大型汽轮发电机组及高速旋转机械中应用较多, 但费用昂贵, 普通工程机械中应用较少, 被动减振有隔振和吸振等。隔振又可分为主动隔振和被动隔振

2.2 隔震与消能减震原理

隔振、减震控制的基本原理是在结构构件之间或建筑物与基础之间设置隔震、减震装置, 通过隔震、减震装置的耗能特性, 减小振动能量向周围环境的传递, 达到减小振动对周围环境影响的目的。下面以基础隔震体系为例, 说明减震的基本原理[2]。如图1所示, 图1中xg为地面竖向位移;xs为上部结构竖向位移;Ds为上部结构与地面之间的相对位移;M为上部结构质量;K为隔震装置的竖向刚度;C为隔震装置的阻尼。根据图1, 可以得出振动下结构体系的运动方程:

undefined

定义隔震结构的固有频率undefined, 阻尼比undefined, 则 (1) 式可表达为:

undefinedxg (2)

式中, undefined, xg为地面竖向加速度、速度和位移;undefined, xs为上部结构竖向加速度、速度和位移。为求结构体系的加速度undefined, 引入动力反映转换函数H (w) , 地面的场地频率为w, 地面振动加速度undefined, 则结构加速度为undefined, 经过整理, 动力反应转换函数为:

undefined

转换函数H (w) 的物理意义为振动时隔震结构加速度与地面加速度的比值。它表明隔震结构对地面振动加速度的衰减效果。定义Ra为隔震结构的加速度反应衰减比:

undefined

从式 (4) 中可以看出, 如结构所在的场地频率ω为已知, 通过合理选取隔震装置 (其固有频率ωn, 阻尼比ζ) , 控制隔震结构的加速度反应衰减比Ra, 达到最佳的减震效果。

2.3 隔震与减震方法

2.3.1 粘弹性阻尼结构

粘弹性阻尼结构的风洞试验、地震模拟振动台试验及大量的结构分析表明, 在结构中安装粘弹性阻尼器可减小风振反应和地震反应40～80%, 可确保主体结构在强风和强震中的安全性, 并使结构在强风作用下, 结构的舒适度控制在规定的范围内。西雅图哥伦比亚中心大厦起初是因为在风振的影响下, 顶部几层有明显的不舒适感, 安上粘弹性阻尼器后, 不再有不舒适感, 效果良好。

若采用加大刚度的方法来获得同样的效果, 需要把现有的柱尺寸扩大一倍, 粗算价值约800万美元, 显然采用增加刚度的办法是难以接受的, 而采用粘弹性阻尼器所用的试验及安装费用仅70万美元。在北京的银泰中心也设置了粘滞阻尼器, 试验结构证明有很好的减振效果[3]。由此可见, 采用粘弹性阻尼器减小建筑的风振或地震效应在经济上是相当可观的。

2.3.2 吸能减震

吸震减震是通过附加子结构, 使结构的震动发生位移, 即使结构的振动能量在原结构与子结构之间重新分配, 从而达到减小结构震动的目的。目前, 工程结构应用的吸震减震装置主要有:调谐质量阻尼器 (简称TMD) , 调液 (柱) 阻尼器 (简称TLD或TLCD) 悬吊质量摆阻尼器 (简称SMPD) 和质量放大器。屋面上的水箱也起到一定的减震效果, 相当于TMD。

2.3.3 金属阻尼器

是在框架中加屈曲约束支撑, 在常规荷载下, 起到支撑的作用, 而在地震作用下, 金属支撑通过塑性变形来消耗地震的能量, 从而起到保护主体结构的作用[4]。这在抗震加固的工程中得到广泛的应用。拟建的首都规划大厦设置了柱间人字型支撑, 大大减小了地震力的影响。

2.3.4 冲击减震

冲击减震是依靠附加活动质量与结构之间的非完全弹性碰撞达到交换动量和耗散动能进而实现减小结构地震反应的技术。实际应用时, 一般在结构的某部位 (常在顶部) 悬挂摆锤。结构震动时, 摆锤撞击结构使结构震动衰减。另外, 摆锤还兼有吸振器的功能。

2.3.5 主动控制

结构主动控制是利用外部能源, 在结构受激励振动过程中, 对结构施加控制力或改变结构的动力特性, 从而迅速地减小结构的振动反应。主动控制系统主要包括传感器、控制器和作动器三个组成部分。传感器测量结构反应或外部激励信息。控制器处理传感器测量的信息, 实现所需的控制律, 其输出为作动器的指令。作动器产生控制力, 所需的能量由外部能源提供, 控制力有时通过一个辅助子结构作用到受控结构上。主动控制的工作原理为:传感器监测结构的动力响应和外部激励, 将监测的信息传人计算机内, 计算机根据给定的算法计算出控制力的大小, 最后由外部能源驱动作动器产生所需的控制力而施加于结构上。由于实时控制力可以随输人地震波改变, 因此控制效果基本不依赖于地震波的特性, 这方面明显优于被动控制。

目前有关主动控制的研究内容主要分为主动控制算法和主动控制装置研究两部分。主动控制装置主要有主动质量阻尼系统 (AMD) 、主动拉索系统 (ATS) 、主动支撑系 (ABS) 、主动空气动力挡风板控制系统 (ADA) 和气体脉冲发生器控制系统 (PC) 等[5]。主动控制算法是主动控制的基础, 它的目标是使主动控制系统在满足其状态方程和各种约束条件下, 选择合适的增益矩阵, 寻找最优的控制参数, 使系统达到较优的性能指标, 实现对结构的最优控制。主动控制算法主要有:经典二次线性最优控制、极点配置控制、独立模态空间控制、随机控制、自适应控制、滑移模态控制、模糊逻辑控制、神经网络控制、遗传算法控制等。

2.4 隔震与消能减震的效果

2.4.1 明显有效地减轻结构的地震反应

从振动台地震模拟试验结果及美国、日本建造的隔整结构在地震中的强震记录得知, 隔振体系的结构加速度反应只相当于传统结构 (基础固定) 加速度反应的1/3～1/10。这种减震效果是一般传统抗震结构所望尘莫及的。从而能非常有效地保护结构物或内部设备在强地震冲击下免遭任何毁坏。

2.4.2 确保安全

在地面剧烈震动时, 上部结构仍能处于正常的弹性工作状态。这既适用于一般民用建筑结构, 确保居民在强地震中的绝对安全, 也适用于某些重要结构物和重要设备 (如医院、实验室、核电站) 。

2.4.3 降低建筑物造价

从汕头, 广州, 西昌等地建造隔震房屋得知, 多层隔震房屋比传统多层隔震房屋节省房屋土建造价:7度区节省3～6%, 8度区节省8～14%, 9度区节省15～20%。并且安全度大大提高。

2.4.4 震后修复方便

地震后, 只对隔震装置进行必要的检查更换。而无需考虑建筑结构物本身的修复, 地震后可很快恢复正常生活或生产, 这带来极明显的社会效益和经济效益。

3工程应用

“八五”期间, 我国的一些科研院校在引进国外先进技术的基础上进行了大量卓有成效的研究, 研制出加劲阻尼 (A D A S) 装置、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器和粘性流体阻尼器等, 这些耗能装置正被愈来愈多地应用于抗震加固工程中[6]。如沈阳市政府大楼采用了摩擦阻尼进行了加固, 粘性阻尼器则已用在北京饭店、北京火车站、中国革命历史博物馆和北京展览馆等工程的抗震加固上。消能装置通常安装在钢支撑上形成消能支撑系统, 结合建筑使用功能要求可设置多种类型的消能支撑, 如在北京饭店采用的有交叉支撑、对角支撑和人字支撑等, 在北京火车站中采用的是K型水平支撑, 在中国革命历史博物馆中采用的门架型水平支撑。

1994年1月17日, 美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震, 震级M=6.7, 直下型地震, 南加州大学医院 (隔震结构) 。基础加速度:0.49g;顶层加速度:0.21g;加速度折减:系数为1.8。

4 结论

耗能减震技术为建筑的抗震设计和抗震加固提供了一条崭新的途径, 它克服了传统结构“硬碰硬”式的抗震设计方法, 具有概念简单、减震机理明确、减震效果显著, 安全可靠等特点。虽然现有的规范和规程对这方面阐述的不够完善, 现行的国内软件也没有提供这方面的计算程序, 不过可以预言, 耗能减震技术以其不可忽视的优点, 将成为21世纪建筑减震防灾的重要手段和方法, 为减轻地震对人类造成的危害作出巨大贡献。为人类营造一个更加安全舒适, 更加绿色环保的工作和生活环境。

摘要：地震造成的破坏给人类留下的烙印是深刻的。而我们结构工程师们一直没有停止过对建筑物抗震的研究。建造抗强烈地震的建筑物和构筑物成为建筑工程领域重要的课题。为了抵御地震灾害, 通常的建筑结构设计采用的是抗震设计, 强调的是“抗”。本文通过对地震作用所造成的危害的研究, 分析传统抗震方法的不足, 通过对隔震及减震原理的分析, 重点阐述几种隔震减震方法。并在实际工程中得到充分应证, 为实际建筑结构的隔震及减震分析提供了参考。

关键词：建筑,隔震,消能减震,振动控制

参考文献

[1]方同, 薛璞.振动理论及应用[M].西安:西北工业大学出版社, 2002.

[2]胡松.结构动力学在隔震减震技术中的应用[J].

[3]周福霖.隔震、消能减震和结构控制技术的发展和应用[J].

[4]刘宏昌.现代工程减震技术分析[J].

[5]周福霖.工程结构减震控制[M].北京:北京地震出版社, 1997.

消能减震技术篇7

1 工程概况及建模

该工程采用钢筋混凝土核心筒、钢管混凝土框架柱、钢梁,属钢框架—核心筒混合结构。工程主楼68层,结构高度267.2 m。核心筒中剪力墙厚度和外围钢管混凝土框架柱尺寸从下到上逐渐减小,核心筒混凝土等级由底层的C60减至顶层的C40。结合结构设备层和避难层在第23层,38层,54层,64层设置了4道加强层,每道加强层沿结构Y向设置了4道伸臂桁架,并沿外围框架柱设置了一圈环带构件。加强层处楼板厚度为150 mm,其上下相邻层为120 mm,其他楼层为100 mm,楼板混凝土等级均为C30。按7度设防进行计算分析,建筑场地土类别为Ⅱ类,设计分组为第1组。采用三维有限元软件Etabs建立加强层结构三维模型。另将加强层处伸臂桁架和带状桁架支撑用线性粘滞阻尼器代替,形成消能减震结构。整个结构在4个楼层处共安装了136个阻尼器,其中X向40个,Y向96个。

2 结构模态分析

按照JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程规定[2]分析时选取了18个振型,经计算均满足要求。两种结构第一振型以Y向平动为主,第二振型以X向平动为主,第三振型以绕Z轴扭转为主。结构前三阶的周期变化见表1,两种结构的扭转第一自振周期T3和以平动为主的第一自振周期T1之比分别为0.35和0.30,均小于0.85,说明结构的扭转振动效应较小。加强层结构由于伸臂桁架和环带桁架的作用,大大增加了结构的刚度,使结构的主要周期均小于消能减震结构。

3 时程分析

时程分析选取了3条地震波El-Centro波、Taft波和唐山波,调整其加速度峰值为35 gal,输入到加强层结构和消能减震结构中,各条地震波均满足GB 50011-2001建筑抗震设计规范要求[3]。

3.1 结构位移对比

3条地震波沿Y方向作用下两种结构的层间位移角对比和楼层位移对比分别见图1,图2(虚线为消能减震结构,实线为加强层结构)。可以看出,由于结构沿Y向设置了4道伸臂桁架,加强层结构的层间位移角在加强楼层处均出现明显的内收现象。而采用消能减震结构的层间位移角变化均匀,无明显突变,其层间位移角均有不同程度地减小。且消能减震结构的楼层位移均比加强层结构的小,结构的顶点位移有明显降低。

3.2 结构基底剪力对比

各地震波作用下结构基底剪力时程对比见图3,图4。可以看出,在各条地震波作用下,消能减震结构的基底剪力比加强层结构的明显减小,尤其在地震波波峰处有明显下降。

3.3 能量耗散情况

对于加强层结构,地震波输入的能量绝大部分都是由结构耗散,而对于消能减震结构,输入到结构中的能量主要由阻尼器耗散,通过结构本身消耗的能量只占输入能量的小部分。因此阻尼器有效地保护了主体结构,确保了结构在地震作用下的安全性和正常使用性。

4 结语

1)加强层结构由于伸臂桁架和环带桁架的作用,大大增加了结构的刚度,使结构的主要周期均小于消能减震结构;

2)加强层结构在地震作用下层间位移角出现明显的收进现象,而消能减震结构的层间位移角变化均匀,且顶点位移明显小于加强层结构;

3)消能减震结构有效地减小了结构的基底剪力;

4)对于加强层结构,地震波输入的能量绝大部分都是由结构耗散,而对于消能减震结构,输入到结构中的能量主要由阻尼器耗散,它有效地保护了主体结构。

摘要：以某超高层建筑为例,对比分析了加强层结构和带粘滞阻尼器的消能减震结构的地震时程反应,结果表明:消能减震结构的位移反应明显小于加强层结构,在地震作用下,消能减震结构能有效地减小结构的基底剪力,粘滞阻尼器消耗了大量输入到结构中的能量,有效地保护了主体结构。

关键词：框架—核心筒结构,消能减震结构,加强层

参考文献