屈曲约束支撑与黏滞阻尼器的减震效果对比研究

以某钢筋混凝土框架结构工程实例为研究对象,选取与场地条件相匹配的地震动作为激励,在SAP2000程序中计算了该结构在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力反应,并在框架结构模型中分别设置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器。通过试算确定消能减震装置的参数,使得两种消能减震结构在多遇地震作用下的位移减震率均为40%。在此条件下,对比分析了结构的层间位移角、楼层加速度、基底剪力、柱轴力、塑性铰分布和各层阻尼器的工作状态。分析表明：在多遇地震作用下,屈曲约束支撑增大了结构的加速度响应,而黏滞阻尼器能够减小结构的加速度响应;在罕遇地震作用下,二者均能有效控制楼层的加速度响应,而屈曲约束支撑的位移减震效果更好,但黏滞阻尼器对框架柱内力的减少效果更为显著。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器联合在某医院业务用房减震效果的应用研究

主要针对屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合在框架结构中的应用做了深入研究,介绍了屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合减震结构的设计分析方法,对比分析了纯框架、屈曲约束支撑(BRB)+框架结构、黏滞阻尼器+BRB+框架结构在多遇地震作用下的地震响应;并对比分析了纯框架、黏滞阻尼器+BRB+框架结构在罕遇地震下的地震响应,分析了联合减震结构的屈服机制。结果表明,采用屈曲约束支撑和黏滞阻尼器联合的减震结构减震效果显著,研究结果为该医院业务用房减震设计的可行性给出了理论依据。     

布置黏滞阻尼器的框架结构抗震性能分析

提出附设黏滞阻尼器的结构设计流程,以昆明某幼儿园工程为例,通过在结构上附设黏滞阻尼器,对比原结构和消能减震结构在地震作用下的最大层间位移角和最大层间位移,研究了高地震烈度区框架结构附设非线性黏滞阻尼器后的减震效果。结果表明:黏滞阻尼器对结构减震效果明显,合理布置黏滞阻尼器后,框架结构的抗震性能满足规范要求。研究为高地震烈度区附设黏滞阻尼器的框架结构抗震设计提供了参考。     

昆明国家开发银行大楼混合减震分析

昆明开发银行办公楼处于高烈度区,且建筑平面为"凹"形,对结构抗震不利,钢框架及钢框架—支撑结构体系不能满足设计要求。为改善结构的抗震性能,采用了钢框架+防屈曲耗能支撑+黏滞阻尼器的混合减震结构体系,实现了各地震作用下设定的抗震设计性能目标。该混合减震结构的减震特点是在小震时,防屈曲支撑处于弹性变形阶段,以黏滞阻尼器耗能为主;在中震时,部分防屈曲耗能支撑开始耗能,黏滞阻尼器的阻尼力仍随速度增长而变大,黏滞阻尼器与防屈曲耗能支撑都对结构进行耗能减震;在大震时,大部分防屈曲耗能支撑发挥耗能作用,形成饱满的耗能滞回曲线,对结构的整体耗能占主导作用。     

某裙房结构大跨度空间改造与减震设计

以某酒店裙房框架结构大跨度空间改造为研究对象,为保证大跨度空间改造后满足结构抗震要求,采用黏滞阻尼器和防屈曲支撑的混合减震控制方案对该裙房框架结构进行减震控制研究,分析了减震框架结构的动力响应和阻尼装置的耗能性能。研究结果表明:混合减震控制方法能有效提高裙房大跨度空间结构的抗震性能,多遇和罕遇地震作用下的减震效果分别达到27.51%和46.52%;黏滞阻尼器在多遇和罕遇地震作用下均发挥了良好的耗能性能;防屈曲支撑在多遇地震作用下作为钢支撑为结构提供刚度,但在罕遇地震作用下亦发挥了良好的耗能性能,表明所提减震控制方案可对结构同时附加刚度和阻尼。本文研究成果可为类似结构大跨度空间改造提供参考。     

罕遇地震作用下某超高层框架-核心筒结构混合减震控制研究

针对某293.2m超高层框架-核心筒结构,建立了PERFORM-3D三维弹塑性有限元分析模型,在罕遇地震作用下进行了弹塑性动力时程分析,对比了原结构和混合减震控制结构的层间位移角、基底剪力和结构性能水准,分析了消能构件的滞回耗能特性。结果表明:所建的有限元模型有较高的准确性;混合减震控制结构层间位移角计算结果均1/100,满足规范要求;防屈曲支撑(BRB)和黏滞阻尼器(FVD)均充分发挥了耗能特性;肘节式安装形式黏滞阻尼器具有放大黏滞阻尼器输出位移的特性;罕遇地震作用下,大量梁发生弯曲屈服,剪力墙和框架柱均处于弹性状态。     

黏滞阻尼器在高烈度区框架结构中的应用

为了改善结构抗震性能,拟对高烈度区某中学框架结构食堂采用黏滞阻尼减震方案,运用ETABS对原结构和减震结构进行多遇地震下的弹性时程分析,对比减震前后层间剪力和位移的变化,以及阻尼器的耗能情况。接着采用PERFORM-3D对结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究结构变形、构件性能以及阻尼器的耗能能力。结果表明:在安装黏滞阻尼器后,结构在小震、大震下的各项性能指标均能满足规范要求,且黏滞阻尼器能够正常工作并发挥耗能作用,使结构抗震性能得到了较大提升。     

北京某既有公共建筑的消能减震设计

在北京某公共建筑的改造加固设计中,采用设置黏滞阻尼器及屈曲耗能支撑的消能减震设计以使结构满足现行抗震设防要求。运用盈建科结构软件(YJK)进行无控结构的振型分解反应谱法下的计算分析,以此得出的结构动力特性为基础,初步确定消能减震方案。运用SAUSAGE结构分析软件对附加黏滞阻尼器和屈曲耗能支撑的结构进行小震及大震下的时程分析及结构损伤评定,确定了消能减震结构的附加阻尼比,论证了黏滞阻尼器和屈曲约束支撑布置的有效性及结构抗震安全性。     

四川某高烈度地区中学教学楼消能减震设计

以四川省雷波县三峡中学教学楼主体建筑为研究对象,对其进行了基于黏滞阻尼器减震技术的抗震性能提升设计,并采用PKPM-JZ和SAUSG软件分析了建筑在不同等级地震荷载作用下的结构响应特征和破坏特征,重点分析了建筑层间位移角、楼层绝对加速度、阻尼器极限承载力和极限加速度等结构响应。结果 表明：在建筑中设置黏滞阻尼器的消能减震方案可较好地提升结构的整体抗震性能,且能有效减少结构构件的损伤;设防地震和罕遇地震作用下,结构不同方向的弹塑性层间位移角均可满足预设的减震目标;结构采用的速度型黏滞阻尼器滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,在震后修复阶段可不必频繁更换,可在后续抗震服役过程中多次使用;PKPM+SAUSG软件的联合应用,给本项目减震结构分析计算与设计带来了极大的方便。     

钢框架减震结构性能提升设计与分析

为研究黏滞阻尼器对钢框架结构抗震性能的提升水平，以1栋5层钢框架结构为研究对象，采用黏滞阻尼器对结构进行性能提升设计，对比结构在减震前后的关键结构响应(层间位移角、楼层加速度、楼层剪力等)，分析了结构的损伤状况。结果表明采用黏滞阻尼器能够很好的控制结构的损伤，减小结构的层间位移角、楼层加速度、楼层剪力。采用减震技术后，结构在大震下最大层间位移角得到较好的控制，塑性铰明显减少。除屋面层以外，结构各层的加速度均未超过4m/s²。阻尼器分担了较多的地震作用，大震下结构基底剪力明显减小。减震设计较好的提升了结构的抗震韧性，文中的研究可为钢框架减震结构设计提供参考。     

某中学宿舍楼的消能减震设计与分析

介绍了消能减震的原理,分析了采用屈曲约束支撑和非线性黏滞阻尼器的某中学宿舍楼的消能减震设计方法,并经过动力时程分析结果显示:该消能减震结构能显著地降低结构的地震响应,提高结构的抗震性能。     

某框架结构消能减震分析与设计

采用黏滞阻尼器对层间位移角不满足规范要求的某框架结构进行消能减震设计,对比分析了多遇与罕遇地震下减震结构与非减震结构的地震响应,分析结果表明:1)多遇地震下,消能减震结构的层剪力较原结构减小40%以上;层间位移角远小于规范要求,具有良好的抗震性能及减震效果。等效附加阻尼比平均值为:X向13.82%和Y向20.63%,乘以安全系数0.7后分别为9.67%和14.44%,满足附加4%阻尼比的性能目标;2)罕遇地震作用下,结构层间位移角最大值仅为1/111,满足"大震不倒"的设计要求。大量框架梁先后进入屈服,竖向构件基本未进入屈服,实现了"强柱弱梁"的屈服机制;3)多遇地震、罕遇地震下,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗散了大量地震输入结构的能量,有效提高了结构的抗震性能与安全储备。     

超高层斜交网格筒体结构减震设计研究

以云南省某超高层斜交网格筒体结构为工程背景,对斜交网格筒体结构进行减震设计研究。通过在原斜交网格筒体结构设置黏滞阻尼伸臂桁架、在斜交网格斜撑位置附加黏滞阻尼支撑以及在上部分叉巨柱间设置黏滞阻尼器,形成斜交网格减震结构。分别对比研究了该减震结构的减震效果、不同地震输入方向下结构的附加阻尼比取值、阻尼器参数的优化以及减震结构在罕遇地震作用下的抗震性能。分析结果表明:斜交网格减震结构具有良好的减震效果;在罕遇地震下,该结构表现出良好的抗震性能。     

带屈曲约束支撑框剪结构的减震研究

以位于8度抗震设防地区的某框架剪力墙结构为研究对象,采用屈曲约束制成对其进行减震控制设计,基于ETABS有限元分析软件,在多遇和罕遇地震作用下对该框架剪力墙结构的楼层剪力、层间位移角、(框架内力等动力响应开展了无控和有控条件下的震动控制效果对比分析。结果表明:增设屈曲约束支撑后,该框架剪力墙结构的楼层剪力和层间位移角得到有效控制,并使之满足规范1/800和1/100的限值要求,多遇地震作用下层间位移角的减震效果达到27.18%,且设置屈曲约束支撑部位的框架内力亦有效降低;罕遇地震作用下屈曲约束支撑充分发挥了耗能能力,有效改善了结构的抗震性能,并达到预期抗震设计目标。     

装配整体式混凝土高层建筑结构黏滞阻尼器减震设计

上海某装配式高层建筑,预制率不低于45%,结构体系采用设置黏滞阻尼器的装配整体式钢筋混凝土框架结构。时程分析结果表明:多遇地震作用下,附加黏滞阻尼器结构较常规结构的首层地震剪力平均减小约35%,最大层间位移角平均减小约40%,黏滞阻尼器的平均耗能比例高达64%,黏滞阻尼器消能减震效果明显;罕遇地震作用下,结构最大层间位移角为1/158,结构屈服机制合理,结构塑性变形满足"生命安全LS"性能目标,结构构件的损伤程度轻,大震下结构抗震性能良好。     

宁夏卫海财富大厦消能减震设计

宁夏卫海财富大厦设计之初面临扭转严重、多遇地震下结构层间位移角超标等问题。采用同时安装屈曲支撑、普通支撑和黏滞阻尼器的组合应用消能减震方案,并进行反应谱计算和弹性及弹塑性时程计算。计算表明,多遇地震时通过发挥支撑的刚度调整功能和黏滞阻尼器的耗能功能,较好地解决了前述问题;罕遇地震时同时发挥屈曲支撑和黏滞阻尼器的耗能功能,较好地保护了主体结构,实现了设计目的。该方案及其设计实现过程,对框剪结构消能减震设计具有一定的借鉴意义。     

基于能量的不同类型耗能支撑对钢框架抗震性能的影响

为对比分析金属屈服型、黏滞阻尼型及摩擦型这三种不同的耗能支撑的减震效果,运用ABAQUS软件进行有限元建模,较为准确地模拟了三种支撑以及钢材的滞回行为。以一个10层钢框架结构为例,在层间位移角为1/50时支撑单周耗能相等的前提下,对设有这三种类型的耗能支撑的钢框架在罕遇地震作用下的减震效果进行了对比,得到了钢框架结构和耗能支撑在罕遇地震作用下的变形及损伤耗能规律。用逐步增量动力分析法,对结构进行了结构易损性分析。结果表明:耗能支撑的运用,可以不同程度地减小钢框架结构在地震作用下的变形和损伤,实现结构更高的抗震性能目标。综合分析研究结果表明,屈曲约束支撑和摩擦型支撑减震效果相近,黏滞阻尼支撑减震效果最好。     

基于不同消能器的框架结构减震性能分析与应用

减震技术在应用过程中存在的性能量化标准单一、未考虑非线性阻尼、结构损伤判别不足等问题。为推进减震技术的发展与应用,本文依照“小震、中震不坏,大震可修”的抗震设防目标,从设立性能目标、比较弹性分析方法以及计算弹塑性性能等方面,对多层框架结构分别设置屈曲约束支撑和黏滞消能器进行对比分析。研究结果表明:设置屈曲约束支撑或黏滞消能器均能满足结构在抗震设防目标下的楼层加速度、层间位移角、层间剪力等限值要求。屈曲约束支撑提供刚度,改善原结构扭转效应,适用于刚度较小的结构;黏滞消能器耗能能力强,不提供刚度,有效减小楼层加速度和楼层剪力,适用于对楼层加速度敏感或对加速度有要求较高的建筑。     

自复位黏滞阻尼器的构造设计与抗震韧性提升

为提高建筑结构抗震韧性，提出了一种将环簧阻尼器和黏滞阻尼器并联的自复位黏滞阻尼器构造，分析其工作原理，在元件和构件层次分别进行了静力和动力试验研究。试验结果表明：自复位黏滞阻尼器构造合理，在不同振动频率下表现出良好的自复位能力与无损伤耗能能力。采用基于性能的塑性设计方法，设计了屈曲约束支撑钢框架、自复位环簧支撑钢框架和自复位黏滞阻尼支撑钢框架，对比分析不同结构体系的地震响应。分析结果表明：基于性能的塑性设计方法可以实现自复位黏滞阻尼支撑钢框架的性能目标；在一致的性能目标下，自复位黏滞阻尼支撑钢框架相比自复位环簧支撑钢框架具有更低的承载力需求，降低了结构用钢量，同时降低了楼层加速度响应，减少非结构构件损失；相比屈曲约束支撑钢框架，具有与之相当的消能减震效果，同时能够有效地控制结构残余变形，进而提高结构的抗震韧性。     

某框架-剪力墙结构优化设计与减震控制

为研究某框架-剪力墙结构的截面优化和抗震性能,建立ETABS三维有限元模型,提出对结构进行截面优化并且增设黏滞阻尼器的优化方案。在8度多遇和罕遇地震作用下,分析对比了原结构与优化减震结构的动力响应,分析了黏滞阻尼器的耗能情况,并且计算了黏滞阻尼器的附加阻尼比效应。结果表明:优化减震结构中黏滞阻尼器有效发挥了耗能特性,降低了结构在地震荷载作用下的动力响应;优化减震结构建筑使用面积相对原结构约增大79.9m2,非线性黏滞阻尼器能够给结构提供3.98%的附加阻尼比。