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粘滞消能器在某框架结构中的消能减震性能分析

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粘滞消能器在某框架结构中的消能减震性能分析

作者：刘维刚南昌大学

学位级别：硕士

地震作为一种自然现象，它的发生是不以人的意志为转移的。其灾害具有规模大，突发性与破坏力大等特点。实践表明，地震造成的房屋倒塌与其导致的次生灾害是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。随着经济的发展，城市化建设速度的加快，... 详细信息

地震作为一种自然现象，它的发生是不以人的意志为转移的。其灾害具有规模大，突发性与破坏力大等特点。实践表明，地震造成的房屋倒塌与其导致的次生灾害是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。随着经济的发展，城市化建设速度的加快，建筑如同雨后春笋一般拔地而起，密密麻麻的人群穿梭其中。一旦发生地震，其危害巨大无比，如近几年来我国发生的地震（九江地震、汶川地震、雅安地震等）。所以研究建筑物的抗震性能变得尤为重要。地震发生时，地面震动引起结构物的振动反应，结构物接收了大量的地震能量，必然要进行能量转换或消能才能终止振动反应。如容许结构及承重构件（如柱、梁、节点等）在地震中出现损坏，这种损坏的过程就是“消能”的过程。这个过程以结构及构件的破坏，严重破坏甚至是倒塌而告终。这硬性的消能方式是一种消极被动的抗震方法，不具备自我调节和自我控制的能力。合理有效的抗震途径是对结构施加控制系统，由其与结构自身共同承受地震作用，以调节和减轻结构的地震反应。结构减震控制根据是否需要外部能量输入可分为被动、主动、半主动、智能和混合控制。消能减震作为工程控制技术中的一种被动控制改变了传统抗震结构中采用“硬抗”地震的方法，通过“柔性消能”的途径减少结构地震反应，其原理是将结构物中的某些构件设计成消能部件或在结构的某些部位（如节点或连接处）装设消能器。在小震和设计风荷载作用下，这些消能部件或消能器处于弹性状态，结构体系具有足够的抗侧刚度以满足正常使用的要求;在中震、大震及强震作用下，消能部件或阻尼器率先进入非弹性状态，（在发生地震时这些消能部件或消能器处于弹性状态或非弹性状态）产生较大的阻尼，耗散地震传给结构的大部分能量，并迅速衰减结构的动力反应，使主体结构不出现明显的弹塑性变形，从而保证主体结构在强震作用下的安全。本文对结构消能减震的设计方法，步骤，分析和设计要点等进行了概述。以一栋12层砼框架结构为研究对象，首先用PKPM结构设计软件建立有限元建模，对其进行性能分析，然后采用ETABS有限元软件建立了布置了粘滞消能器和没有布置粘滞消能器的两种模型，分别以结构的自震周期、层间位移角、楼层剪力、层间位移、顶点加速度等参数为控制目标比较他们各自在不同地震状态下的响应。最后发现布置了粘滞消能器的结构对地震作用的控制效果比未布置粘滞消能器的结构对地震作用的控制效果要好。

关键词：抗震减震粘滞消能器 ETABS

对称结构不对称安装粘滞消能器时的抗震设计方法

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南昌大学学报（工科版） 2006年第2期28卷 201-204页

作者：黄晓吉华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

克服强行解耦法(FD)不能求解对称结构由于不对称安装粘滞消能器而产生平扭耦合地震作用的不足,提出了一种求解该种情况下的平扭耦合地震反应的新方法———两步附加刚度法(TSAS).此外,在理论分析的基础上进一步提出了中低层对称结构不... 详细信息

克服强行解耦法(FD)不能求解对称结构由于不对称安装粘滞消能器而产生平扭耦合地震作用的不足,提出了一种求解该种情况下的平扭耦合地震反应的新方法———两步附加刚度法(TSAS).此外,在理论分析的基础上进一步提出了中低层对称结构不对称安装粘滞消能器时的实用抗震设计方法,推导出了相应的平扭耦合地震作用的计算公式.

关键词：粘滞消能器平扭耦合地震反应强行解耦法两步附加刚度法

考虑支撑变形时安装非线性粘滞消能器结构的抗震设计方法

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地震工程与工程振动 2004年第1期24卷 154-160页

作者：吴波黄晓吉华南理工大学土木工程系广东广州510640

通过理论分析和大量数值模拟,揭示了线性和非线性粘滞消能器两端的相对水平位移幅值与所在层的层间位移幅值之间的关系,总结提出了考虑支撑变形时安装非线性粘滞消能器结构的实用抗震设计步骤。上述研究结果拓展了现行《建筑抗震设计规... 详细信息

通过理论分析和大量数值模拟,揭示了线性和非线性粘滞消能器两端的相对水平位移幅值与所在层的层间位移幅值之间的关系,总结提出了考虑支撑变形时安装非线性粘滞消能器结构的实用抗震设计步骤。上述研究结果拓展了现行《建筑抗震设计规范》中有关粘滞消能器部分的设计规定。

关键词：抗震设计数值模拟粘滞消能器抗震设计非线性

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宿迁市人防指挥大楼隔震设计方法研究

建筑结构学报 2005年第2期26卷 81-86页

作者：刘伟庆王曙光林勇南京工业大学土木工程学院江苏南京210009 江苏省第二建筑设计研究院江苏南京210013

宿迁市人防指挥大楼位于地震高烈度区,钢筋混凝土框架-剪力墙结构,地上13层,高48.9m。该工程采用基础隔震技术设计,为我国目前最高的隔震建筑之一。隔震层布置在地下室顶板和±0.00楼面之间,由橡胶隔震支座、滑移支座和粘滞阻尼器组成... 详细信息

宿迁市人防指挥大楼位于地震高烈度区,钢筋混凝土框架-剪力墙结构,地上13层,高48.9m。该工程采用基础隔震技术设计,为我国目前最高的隔震建筑之一。隔震层布置在地下室顶板和±0.00楼面之间,由橡胶隔震支座、滑移支座和粘滞阻尼器组成,共采用了53只橡胶隔震支座、12只滑移支座,沿结构的两个主轴方向共设置4只非线性粘滞阻尼器。分析结果表明,采用基础隔震措施可显著降低上部结构的地震作用;设置粘滞消能器能较好地解决降低上部结构地震作用和限制隔震层位移之间的矛盾。在本工程中采用基础隔震技术,具有明显的技术经济效益。

关键词：人防指挥宿迁市设计方法大楼橡胶隔震支座钢筋混凝土框架粘滞阻尼器基础隔震技术技术经济效益滑移支座地震作用上部结构剪力墙结构隔震层位移粘滞消能器高烈度区技术设计隔震建筑主轴方向分析结果隔震措施

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宿迁市文体综合馆基础隔震设计

建筑结构学报 2003年第2期24卷 20-24页

作者：刘伟庆董军王曙光周有根尹士公蓝宗建南京工业大学土木工程学院江苏南京210009 江苏省建筑设计研究院江苏南京210029 东南大学土木工程学院江苏南京210096

宿迁市文体综合馆位于地震高烈度区,钢筋混凝土空间框架结构、钢网壳屋盖。该工程采用基础隔震技术设计,隔震层由橡胶隔震支座和粘滞消能器组成。对主体结构基础隔震体系的空间模型时程分析结果表明:采用基础隔震措施可显著降低上部结... 详细信息

宿迁市文体综合馆位于地震高烈度区,钢筋混凝土空间框架结构、钢网壳屋盖。该工程采用基础隔震技术设计,隔震层由橡胶隔震支座和粘滞消能器组成。对主体结构基础隔震体系的空间模型时程分析结果表明:采用基础隔震措施可显著降低上部结构的地震作用;设置粘滞消能器能较好地解决降低上部结构地震作用和限制隔震层位移之间的矛盾。在该工程中采用基础隔震技术,具有明显的技术经济效益。

关键词：宿迁市文体综合馆基础隔震设计粘滞消能器空间模型时程分析

设置局部粘滞消能支撑的框架节点抗震试验研究

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地震工程与工程振动 2007年第6期27卷 223-229页

作者：吴波蒋小青林少书钟秀葵华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640 香港理工大学土木与结构工程系

提出了具有位移放大效应的局部粘滞消能支撑的构成及工作原理,开展了设置该类支撑的钢筋混凝土梁-柱节点的反复加载试验,初步考察了节点的抗震性能,并通过对比试验与常规钢筋混凝土梁-柱节点进行了比较。研究结果表明,安装该类支撑后节... 详细信息

提出了具有位移放大效应的局部粘滞消能支撑的构成及工作原理,开展了设置该类支撑的钢筋混凝土梁-柱节点的反复加载试验,初步考察了节点的抗震性能,并通过对比试验与常规钢筋混凝土梁-柱节点进行了比较。研究结果表明,安装该类支撑后节点的耗能能力明显提高,梁端位移幅值较大时提高幅度可达200%以上,大大改善了节点的抗震性能。

关键词：位移放大粘滞消能器支撑节点抗震

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宿迁市建设大厦消能减震设计

地震工程与工程振动 2004年第5期24卷 92-96页

作者：陆伟东刘伟庆陈瑜南京工业大学土木工程学院

宿迁市建设大厦,21层,框架-抗震墙结构,按Ⅷ度(0.3g)进行抗震设防;由于建筑部分楼层层间位移超过《规范》要求,因此在部分楼层增设消能支撑,通过提高结构的附加阻尼比来降低结构的位移反应。整体结构的非线性时程分析结果表明,在框架-... 详细信息

宿迁市建设大厦,21层,框架-抗震墙结构,按Ⅷ度(0.3g)进行抗震设防;由于建筑部分楼层层间位移超过《规范》要求,因此在部分楼层增设消能支撑,通过提高结构的附加阻尼比来降低结构的位移反应。整体结构的非线性时程分析结果表明,在框架-抗震墙结构中增设消能支撑,可以较为经济地控制结构薄弱层的位移,提高结构的抗震安全储备。本文可为高烈度区类似工程的设计提供借鉴。

关键词：消能支撑框架-抗震墙结构粘滞消能器时程分析

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宿迁市府苑小区综合楼隔震分析

建筑结构 2003年第8期33卷 38-40,53页

作者：刘伟庆王曙光葛卫曾波南京工业大学南京210009

宿迁市府苑小区综合楼位于 8度区 ,设计基本地震加速度值为 0 3 0 g ,为 6层底部框架砌体结构 ,平面呈三折线形。工程采用基础隔震技术进行结构设计 ,隔震层由橡胶隔震支座、滑移支座、粘滞消能器组成。对隔震体系空间模型的时程分析表... 详细信息

宿迁市府苑小区综合楼位于 8度区 ,设计基本地震加速度值为 0 3 0 g ,为 6层底部框架砌体结构 ,平面呈三折线形。工程采用基础隔震技术进行结构设计 ,隔震层由橡胶隔震支座、滑移支座、粘滞消能器组成。对隔震体系空间模型的时程分析表明 :采用基础隔震措施可显著降低上部结构的地震作用 ;设置粘滞消能器能较好地解决降低上部结构的地震作用和限制隔震层位移之间的矛盾。

关键词：宿迁市府苑小区隔震结构设计粘滞消能器滑移支座

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高层医疗建筑消能减震技术应用研究

中国地震 2022年第4期38卷 785-798页

作者：孙锐张佳琳于东杰中航天建设工程集团有限公司北京100070 中建科技集团有限公司北京100070

医疗类建筑是抗震救灾的重要场地,如何保证医疗建筑在发生地震时实现“大震不倒”甚至“功能不中断”,成为值得研究的关键问题。对于位于发震断层附近的医疗类建筑,本文以实际项目为例,采用粘滞阻尼器作为一种消能减震的手段,将减震结... 详细信息

医疗类建筑是抗震救灾的重要场地,如何保证医疗建筑在发生地震时实现“大震不倒”甚至“功能不中断”,成为值得研究的关键问题。对于位于发震断层附近的医疗类建筑,本文以实际项目为例,采用粘滞阻尼器作为一种消能减震的手段,将减震结构与非减震结构在多遇地震和罕遇地震工况下的地震响应进行对比。结果表明:多遇地震工况下,粘滞消能器发生轴向拉压变形开始耗能,能够提供3%的附加阻尼比,主体结构地震力减小,结构构件尺寸较非减震结构能够更好地满足医疗建筑的使用要求;罕遇地震工况下,设置粘滞消能器的结构X与Y向最大层间位移角分别为1/214和1/230,结构塑性铰分布满足“强柱弱梁”的设计准则,整体结构基本满足“大震下功能不中断”的性能要求。

关键词：发震断层医疗建筑粘滞消能器弹塑性分析