采用粘滞阻尼器对某幼儿园进行消能减震设计

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1、CMYK工程试验与研究采用粘滞阻尼器对某幼儿园进行消能减震设计丁自想刘红尘吕航(广州大学土木工程学院)【摘要】以位于8度抗震设防地区的某框架幼儿园为研究对象，采用粘滞阻尼器消能减震设计，基于ETABS有限元分析软件，在小震和大震作用下对该框架结构的楼层剪力、层间位移角、减震前后框架柱的配筋对比等进行了减震前后的震动控制效果对比分析。结果表明：增设粘滞阻尼器后，该框架幼儿园的楼层剪力和层间位移角得到有效控制，小震作用下层间位移角的减震效果达到38.57%，大震作用下粘滞阻尼器充分发挥了耗能能力，有效改善了结构的安全性能，并达到预期抗震设计目标。【关键词】消能减震设计；框架结构；粘滞阻尼器；减

2、震效果1引言消能减震是指在建筑物的抗侧力结构中设置消能器，消耗部分地震能量，降低结构的地震作用，达到预期[1]设防目标的房屋减震设计。粘滞阻尼器属于速度相关型阻尼器，能够将地震输入主体结构的能量大量消耗掉，从而达到保护主体结构的目的。粘滞阻尼器最早在[2]土木工程中的应用源自美国的桥梁工程，后因其具有可重复使用、不影响结构周期和原设计、破坏后便于更图1结构标准层平面图换等优点，近年来被广泛应用于土木工程中。墨西哥市程度上改善结构的抗震性能，使结构在小震、大震作用[3][4][5]长大楼、波士顿110大楼、北京银泰大楼等著名工[6]下能满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(简

3、称程采用粘滞阻尼器消能减震设计，以上工程已经证明了抗规)的1/550和1/50限值要求，提高结构在小震、大阻尼器在建筑抗震中能起到很好的作用。本文基于某幼震作用下的安全储备。儿园框架结构工程实例，利用ETABS软件对其进行了小震、大震作用下的有限元分析，研究了结构增设粘滞阻3结构消能减震设计方案尼器后减震结构与原结构的动力响应，对比分析了减震3.1粘滞阻尼器布置结构在结构楼层剪力、层间位移角等方面的减震控制效综合考虑建筑使用功能、结构抗震要求和多次优化果，同时对粘滞阻尼器的耗能情况进行了分析。设计，决定在结构第二层X、Y两个方向各布置2套粘滞2工程概况阻尼器，共计4套。由于使用功能，门窗等

4、条件的限制，2本工程阻尼器拟采用单节点单阻尼器墙体支撑的安装3层框架幼儿园，总高度11m，建筑面积2942m，结方式，粘滞阻尼器均设置在第2层的梁柱中，具体阻尼构标准层平面图如图1所示。该结构采用现浇钢筋混凝器安装示意图如图2所示。阻尼器安装位置如图1所示土框架结构体系，设计使用年限为50年，抗震设防烈度(椭圆标记)。为8度，设计基本加速度为0.2g，建筑场地为III类，设计地震分组为第一组。3.2粘滞阻尼器的选型本工程拟采用带粘滞阻尼器的框架结构体系，一定本工程拟采用双出杆型粘滞流体阻尼器。粘滞流阻CMYK工程试验与研究设粘滞阻尼器不影响结构的周期。表2结构减震前后周期对比表周期(ETA

5、BS)振型减震前减震后10.45310.452820.41600.4166图2粘滞阻尼器墙体支撑安装示意图30.38680.3869尼器主要由缸体、活塞、活塞杆和粘滞流体等组成，在外4.2结构水平剪力计算界激励下，活塞杆在缸体内移动，迫使受压流体通过孔小震作用下，结构减震前后7条地震波计算所得楼隙或缝隙，进而产生阻尼力。粘滞阻尼器的阻尼力F与层剪力平均值的对比如图4所示。由图4可见，增设阻α尼器后，楼层剪力减小，减震后结构X、Y向的剪力比原活塞运动速度v之间具有下列关系：F=Cv，其中：C为阻尼系数，α为速度指数。粘滞阻尼器设计参数与数量结构X、Y向的剪力最大减小率分别为47.06%、45

6、.96%。分别见表1。可见，结构中增设阻尼器后，有效提高了结构在地震作用下的安全性能。表1结构粘滞阻尼器设计参数与数量行程阻尼系数设计速度总数量α阻尼指数α(mm)(kN/(mm/s))(mm/s)(个)±502300.1530043.3地震波的选取按抗规的要求，本工程拟采用RH3(人工波)、RH4(人工波)、ELC、KAR、TH1、TH3、TH4共七条地震波。弹性时程分析时每条时程曲线计算所得结构底部剪力均超过振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计图4结构楼层剪力对比算所得结构底部剪力的平均值均大于振型分解反应谱法计算结果的80%，时程分析所采用的地震动满足抗规4.3结构水平位

7、移计算要求。地震时程曲线加速度平均反应谱与规范规定的反小震、大震作用下，结构减震前后7条地震波计算应谱对比见图3，由图3可以看出，在结构主要振型周所得层间位移角平均值的对比如图5所示。由图5可期点上，地震波时程的平均影响系数与规范反应谱相差见，小震下，原结构弹性层间位移角平均值满足规范限不大于20%，满足抗规要求。值1/550，但是部分地震波的层间位移角超过规范的限值，增设粘滞阻尼器后，Y向减震效率较大，减震后Y向结构位