粘滞阻尼器在框架结构减震设计中的运用

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1、粘滞阻尼器在框架结构减震设计中的运用摘要：本文主要针对粘滞阻尼器在框架结构中的应用作了具体深入的研究，分析了安装消能装置结构在常遇地震和罕遇地震作用下层间剪力和层间位移的变化规律，利用有限元软件SiAKtM对比分析了无控结构和消能减震结构的地震反应，得到阻尼器对结构动力性能的影响，从而说明安装粘滞阻尼器的消能减震结构的抗震优越性及应用前景。»尊.—Me屮SiiT2*H“I■■I广“rieris%lricsri

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3、ms«关键词：框架结构；粘滞阻尼器；消能中图分类号：WS2.I文献标识码：IX文章编号：IMb-4311(Mlb)3WI43-•引言消

4、能技术的发展使得结构抗震可利用阻尼器的耗能达到抗震的目的,并可以根据性能需求来对结构进行设计【■。粘滞阻尼器是一种无刚度，速度相关型阻尼器，构造简单，材料经济,减震效果好,逐渐被广泛应用到土木工程结构抗震领域O粘滞阻尼器具有大量消耗地震输入能量，有效减小地震动力响应，降低楼层层间位移的能力口

5、。该装置虽然可以提高结构的安全性能，但现有的粘滞阻尼器在构造设计和布置位置上仍存在一些不足。本文将其运用于某工程的减震控制，表明了粘滞阻尼器的耗能减震效果。I工程概况本工程为曲靖市某小学的教学楼，工程结构为■层，地下室一层，建筑高度为！•>•«■,总建筑面积为%14.»2o结构体系为框架结构。

6、本工程抗震设防烈度为■度，设计基木加速度为■2；•，地震分组为第三组，场地类别为III类。根据云南省建设工程抗震设防管理的有关规定，本工程适宜釆用减震技术，通过设置消能装置來提高结构的抗震安全性。2阻尼器参数及布置位置2.I附加有效阻尼比的计算①根据《建筑抗震设计规范HCWWII-2«I»）111（以下简称《抗规》）的第IX7・4条：消能部件附加给结构的有效阻尼比，可按下列方法确定。②消能部件附加给结构的有效阻尼比可按下式估算：2.2阻尼器布置原则及合理位置阻尼器在同一楼层的布置中，应遵循的原则是：均匀、分散、对称，并且阻尼器之间的有效间距不宜过大，建议不要超过MiMo在竖向布置中

7、应遵循连续布置的原则，竖向连续有助于提高结构的设计效率和安全性。根据该结构的结构布置和建筑使用功能，在该结构中布置Vi个粘滞阻尼器，阻尼器数量见表L布置位置见图2,圈起的部位为阻尼器的布置位置。粘滞阻尼器非线性力■变形关系IM为：式（2）中：t为阻尼系数，根据设计需求选取；a为阻尼指数，根据设计需求选取；#为结构的速度。3结构抗震性能分析3.I结构的减震目标根据抗规和《高层建筑混凝土结构技术教程》（TCT5—VI（简称高规）的相关规定来确定本结构在多遇和罕遇地震作用下的减震目标（表2）以及与黏滞流体阻尼器相连构件和节点的性能目标（表7）。X2地震波的确定根据《建筑抗震设计规范》■L

8、2条和《高层建筑混凝土结构技术教程》4.X3条中的相关规定，并且充分考虑地震动的三个要素：振幅、频谱特性、持时IM,选取了实际■条强震记录和2条人工模拟加速度时程曲线。其中两条加速时程曲线如图2。3.3弹性时程分析使用软件CT*S建立减震与非减震结构模型进行弹性时程分析，并且对比两种结构在地震作用下的响应。在CMS屮，使用连接单元2

9、皿模拟粘滞阻尼器用。图5为小震下减震与非减震结构的层间位移角曲线（由于篇幅有限这里只给出*向的结果），最人层间剪力比和楼层位移对比见表4、表°。从图）可以看出，采用消能装置能够很大程度上弥补设计不足，增强结构的抗震性能，使得结构处于安全状态。3.4减震

10、结构弹塑性时程分析基于大震弹塑性时程分析的结构抗震设计可以成为一种主动设计手段，能进一步完善我国现有的抗震设计方法，逐渐在结构抗震领域中使用IWo本工程使用软件••进行减震结构的弹塑性时程分析。在&中。使用连接单元21二模拟粘滞阻尼器，框架梁、柱均定义塑性^111o弹塑性时程分析过程中，在弹性时程分析的基础上选择三条地震波进行计算分析。根据规范及场地要求对所选地震波调动幅值。单向地震作用下，地震波分别沿X向、★向输入，三条波的计算结果见表Io根据抗规，为了使结构在地震作用下具有合理的耗能机制，允许结构在大震作用下部分构件进入塑性，结构耗能与结构出钱情况及出较顺序冇关。IM号地震波在

11、*向单向输入时结构的出較顺序见图4。4结论①采用粘滞阻尼器的减震结构较非减震结构其抗震性能得到了明显提高。②罕遇地震作用下构件开始进入塑性，粘滞阻尼器通过阻尼耗能，使得结构层间位移，层剪力都得到有效控制，但是没有多遇地震作用下的减震效果明显。③通过在建筑结构中采用消能技术加固后，由粘滞阻尼器提供附加阻尼比来消耗输入结构的地震能量，有效的降低结构的地震响应，从而达到良好的减震效果。参考文献：I■程选生，贾传胜，杜修力•消能减震技术在结构抗震加固改造中的应用n•土木工程学