耗能减震结构设计与应用

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1、耗能减震结构设计与应用周云广州大学土木工程学院2013年05月20日1耗能减震的概念与原理1.1耗能减震的概念1.1耗能减震的概念1.2耗能减震的原理0.120.10隔震结构传统结构0.08阻尼比0.05阻尼比0.10阻尼比0.15刚度刚度0.060.04附加阻尼增加0.020.000123456T(s)2耗能减震建筑的地震考验2月27日14时34分在智利（南纬35.8度，西经72.7度）发生8.8级地震，震源深度33公里。地震位于智利比奥比奥大区，距离康塞普西翁（Concepción）100公里，距离特木科（Temuco）110公里,距离该国首都圣地亚哥320公里

2、。震源位于地下55公里。根据智利官方报道，截止2010年4月7日，在此次大地震中，死亡486人、失踪79人、海啸致使80万人受伤或无家可归，总损失达300亿美元。灾区道路阻断、缺水短电，有报道称震中附近的两个城市损失惨重。地震还使200万人受到影响，150万栋房屋被毁，6个地区进入灾难紧急状态。一幢带消能减震钢支撑超高层建筑一幢设有金属球颗粒阻尼器高层建筑这也是近年来鲜有的经历大地震考验的消能减震高层及超高层结构工程实例。3消能减震装置的类型与性能3.1粘滞阻尼器图2.1-1典型粘滞耗能器示意图粘滞耗能器是根据流体运动，特别是当流体通过节流孔时能产生粘滞阻力的原理而制

3、成的，是一种无刚度、速度相关型的耗能器。常见的粘滞耗能器主要有：缸式粘滞流体耗能器粘滞阻尼墙圆筒式粘滞耗能器3.2粘弹性阻尼器3.3钢阻尼器金属耗能器根据金属材料的不同可分为钢耗能器、铅耗能器和形状记忆合金耗能器。钢耗能器又包括软钢制成的耗能器和低屈服点钢制成的耗能器。3.3.1软钢耗能器由于软钢在进入塑性范围后具有良好的滞回特性，因此被用来制造各种类型的耗能减震装置。（a）X形加劲耗能器（b）三角形耗能器（c）开孔式加劲耗能器图2.3-1加劲耗能器3.4摩擦耗能器发展始于20世纪70年代末。可以分为4种类型：摩擦耗能节点；板式摩擦耗能器；筒式摩擦耗能器；复

4、合型摩擦耗能器。板式垫片垫片蝶形垫片外板刹车片摩擦面中板外板不锈钢板（1）板式摩擦耗能器（2）钢管摩擦耗能器3.5防屈曲耗能支撑NoBucklingBuckling(Yielding)FFConventionalBucklingRestrainedBraceBracePTensionPTensionCompressionCompressionConcreteCoreSteel(Mortar)MemberTabUnbondingPlateMaterialsSteelTubeBuckling(BucklingRestrainedPart)RestrainedBrace

5、3.6复合型耗能器1．在同一种耗能机制下，可利用多个耗能元件协同工作共同耗能；2．在同一种耗能（阻尼）减震器中，综合利用不同的耗能机制共同耗能；即耗能（阻尼）减震器同时利用两种或两种以上的耗能方式耗能；3．耗能（阻尼）减震器应具有多道耗能减震防线（或多级耗能元件）；4．具有良好的变形跟踪能力，其承载和耗能能力具有随变形增大变化的自适应能力。分类工作原理技术水平需关注的问题应用范围应用程度发展方向粘滞流体粘滞流体☆☆☆☆超高压试验☆☆☆☆新型高性能阻尼器速度相关高耸结构阻尼器研发粘弹性粘弹材料温度影响☆☆☆大跨结构☆☆结构减振阻尼器速度相关新方案/新体系软钢金属屈服多/

6、高层☆☆☆☆仅地震☆☆☆☆设计/分析阻尼器位移相关结构(性能指标量化)防屈曲杆件屈曲☆☆☆☆仅地震复杂结构☆☆☆☆标准/规程完善耗能支撑位移相关摩擦摩擦耗能自恢复能力差桥梁结构推广应用☆☆☆阻尼器位移相关耐久性差，仅地震4、消能减震结构设计内容与步骤消能减震结构设计内容消能消能装置消能装置子框架设计装置选择布置位置布置数量设计地震设计要求无消能器结构的分析和设计确定结构所需的阻尼比或选择合适的消能器位置设计计算消能器的刚度和阻尼流消能减震结构的分析程否足够的阻尼比是否结束满足结构特性4.1消能减震结构的概念设计4.1.1适用范围和设防目标3.8.1隔震与消能减震设计，

7、可用于抗震安全性、使用功能有较高要求或专门要求的建筑。【说明】2008年局部修订改为非强制性要求。本次修订，将使用功能“特殊”要求改为“较高或专门”要求，并明确用于抗震安全性较高要求的建筑，不限于2001版的8、9度设防地区。12.1.4消能减震设计可用于钢、钢筋混凝土、钢-混凝土混合等结构类型的房屋。消能部件应对结构提供足够的附加阻尼，尚应根据其结构类型分别符合本规范相应章节的设计要求。有减震需求，有相对位移或相对速度的一切结构。3.8.2采用隔震或消能减震设计的建筑，当遭遇到本地区的多遇地震影响、抗震设防烈度地震影响和罕遇地震影响时，可按高于本规