,
14》.3: :结,构消能减震》设,。计
《
14.】3.1 消能减】。震设计时应根据【设,防地震下的预期减】。震要求及罕遇地【震下的预期结构位】。移控制要求设置适】当的消?能部:件消能部件可由消能!器,及斜撑、墙体—、梁或节点板等【支承构?件,组成消能器可采【用速:度相关型、位—。移相关?型或:其他:类型
?
14.】3.:2 高层》建筑结构《采用消能减震设计】。时应符合《下列各项要求
】
《 1》 消能《器应具备良好的【。变形能力和消—耗地震能量的能力消!。能器的极《限位移应《大于消能器设计位】移的120%速度相!关型消能器极—。限速度应大于—消能器设《计,。速度:的,1,20%同时应具有】良好的耐久性和【环境适应《性
! 2 》一,般情况下《应至少?在建筑消能减—震结构的各个主轴方!向分别?计算水平地震作用】。并进行抗震验算【。各方向?的水平地震》。。作用:应由该方向》消能部件和抗—侧力构件承担有斜】交抗侧力《构件的?结构当相交角—度大于15°时【应分别计算各—抗,侧力:构件方向的水平地】震作用
【
:14.3.3— 消能部》件的布置应满足下】。列各项要求
】
》 1 》消能部件的》布置宜使结构在【两个主轴方向的【动力特性《相近
《。
— 2? 消能部》件,的竖向布置》。宜使:结构沿高度方向刚度!均匀
—
: 3 消】能部件宜布置在层间!相对位移或相—对速度较大的楼层】同时可?采用合理形式增【加消:能器两?端,的相对变形》或相对速度》的技术?措,施,提高:消能器的减震效【率
《
》 4 消能【部件的布置不宜使】结构出现薄弱构件】或薄弱层《
14.!3.:。4 消《能,。减震结构的地震【作用效应计算应【满足本规程》第4.?。3.:。。5条:要求并应满足下【列,要求
【
》1 ?当消能?减震结构的主体结构!处于弹性工》作状:态,且消能?器处于线性工作状】态时可采用振型【分解反应谱》法、弹性时程—分,析法
【
《 2 《当消能减震结构的主!体结构?处于弹性工作状【态且消能器处于非线!性工作状态时—可,将消能器进行—等效线?。性,化采:用附加等效阻尼比】和,等效:刚度的振型》分解反应谱法、【弹性时?程分析法;也可直接!采用弹?塑性时程《分,。析法
—
3 】 当:消能减震主体结【构进:入弹塑性状态时应采!用静:力或动力弹塑性分】析,方法
?
】 注在弹性时—。程分析和弹塑性时】程分析中消能减震结!构的:。恢复力?模型应包括结—构恢复力模型和消能!部件的恢复力模型】
《
4 !采用消?能减:震结构弹塑》性,时程法分析时根据】主体结?构构:件弹塑性《参数和消能部件的参!数确定?消能减震结构非线性!分析模型
【
5 ! 采用静力弹—塑性分析方法分析应!满足下列要求
!
【 , , 1)消能部件中!消能器和支撑可采用!。串联模型《将消:能器的刚度和支【撑的刚度进行等效】。在计算中消能部件】采用等刚度的连接杆!代替
【
, : : 2)结构】目标位移的确定应根!据结构的不》同性能来选择—宜采用结构总体【高度的1《.5%作为》顶点位移的界限值
!
】 3)消能!减震结?构,的,阻尼比由主体结构阻!尼比和消能器—附,加给结?构的等效阻尼比组成!主体结构阻尼比【应取结构弹塑—性状态时的》。阻尼比?
1【4.3?.5 《消能减震结构的楼层!剪力系?数可根?据附加阻《尼,比,的大小进行适—当调整
》
,
14.3【.6 ? 消:能器的恢复力模型参!数应经试验验证【
—14.3.7 采!。。用,。振型分解反》应谱法分析时可采】用下述步《骤计算结构等效【阻尼比和消》能器的参数
】
《 1 》 假定各个消能【器的设计参数[【如(Keff—)jCj]和消【能减震?结构:的等效阻《尼,比ζ
—
《 2 将消【能减:震结构的《总阻尼比和各—个消能器的设计参】数代入分析模型中】采用振型分解反应】谱,法进行结构分析
!。。
》。 : 3 经》结构:分析可得第i楼层】的,水平剪力Fi、水平!地震作用标准—值的位移ui及第】j个消?能器的阻尼力—F,dj及相对位移【△ud?j,
》
4 消!能器附加给结构【的等:效阻尼比《ζa可?按本规程第1—4.:3.12条进行计算!
— 5 重新!修正各个消能器的设!计参数[(》Keff)jCj]!并利用下《式计算结构总阻尼】比ζ
《
ζ》=,ζ1+ζa 【 ? : ,(14?.3:.7:。)
》
《 式中ζ》1主:体阻尼比;
】
》 【 ζ:a,消能:器附加给结构的【等效阻尼比》
:
?
6 将!步骤5计算得—到的结构总阻—尼比和各个消能器的!参,数作为?初始假设值重复【步骤2至《步骤5反《复迭:代直至步骤2—使用的结构总—阻尼比与步》骤5计算得到的【结构总?阻尼比接近
】
?14.3.8 采!用非:线性:时,程分析时可按下【述步骤计《算结构?的,总阻尼比《和消能器的参数【
— : 1 》假定各个消能器【的设计参数[如(K!eff)jCj]采!用非线?性时程分《析法进行结》构分析
《
《
, 2 经】结构分?。。析可得?第i楼层的水—平剪:力最大值Fi、第j!。个消能器的最大阻】尼力F?djmax及最大阻!尼力对应的相对【位移△?udj
! : , 3: :消能器附加给结构】的等效刚度(K【eff)j可—。按,本规程式(14.】3.13《-1)进行计—算消能器附加—给,结构的?等效阻尼比ζa【可按本?规程式(14.3】.13-2)进行】计算结?构总阻尼比ζ可按本!。规程式(14.【。3.7)计算
【
】 4 《将计算得到的—结构总阻尼比及步】骤3计算得到的消能!器附加等效》。刚度代入计算—。模,型中:进行时?程,分析经结构分—析可得?第i:楼层的?水平剪力最大值F'!i,
】 5 将步骤4!计算得到的》楼层水平剪力及【步骤2得到的楼【。。层,水平剪力按下式进】行第i楼层水平剪力!。误,差计算
《
,
》
!确定:第i楼层水平剪力误!差,数值:上最:大的楼层《i(即当△i为负值!时取max△—。。i对应的《楼,层,i;当△i》为,正值时取m》i,n△i对应》的,楼层i)
【
? 6 【基于步骤5确定的第!i楼层水平剪力最】大值进行结构总阻尼!比迭代修《正,可按下式进行—。计算
!
】 7: 重复步骤—4与步骤6反复【。迭代:直,至步骤4使用—的结构总阻尼比计】算得到的《第i楼层的水平剪力!最大值F'i大于或!等于步骤2得到【的第i楼层的—水平剪力最大—值Fi
】
8 计!算出时?程波下消能器的等】效刚度和《。等效阻尼比后以最】小等效阻尼比的时程!波的分析结果作为】消能器附加到—结构中的等》。效刚:度和等?效阻尼比
】
:14.?3.9 》。采用:静,力弹塑性分》析方法时《计算模型《中消能器宜采用合】理的恢?复力模型《并由实际分析计【算获得消能器的【附加阻尼比不可【采用预?。估值:位移:。相关型消《能器可采用等刚度】的杆单元代替并【依据消能器的—力学特性于该杆单元!上设置塑性铰以模拟!位移:相关型消能器的【力,学特性
》
,
14.3.1!0 :。 ,消能减震结构—在设防地《震和罕遇地震—下的总?阻尼比应《分别计?算消能器附》加给结构的等效阻】。。尼比超过2》5,%时:按,25:%计算
《
14.】。3.1?1 ?消能部件《的设计参数》应符合下列规定
!
,
? 1 位移!相关型消能器与【斜撑:、墙体或梁等支承】构件组成消能部【件时消能《部,件的恢复力模型【参数符合下列—。要求
!
?
式中】△upy消能部件】在水平方向的屈【服位移或起滑位移;!。
【 》 ? △usy设置消】。能部件的主体—结构层间屈服位移】
,
?
2 】 黏弹性消能器的黏!弹性材料总厚—度应满足下列要【求,
《
tv《。≥△ud《max/[》γ]: (!14:.3.11》-2)?
?
—。 式中?。tv黏弹性消能器的!黏弹:性材料的总》厚度;
《
《
【 ? △udmax沿】消能器方《向消能器最大可能的!位,移;
《
【 《 [γ]—黏弹:。性材料允许的最大】剪切应变
】
《 3 速度线性!相关型消能器与斜】撑、墙?体或:梁等支承构件—。组成消能部》。件时支承构件沿消能!器消能方《向的刚度《应满足下式》
《。
Kb《≥6πCD/—T1 《 , ? (1《。4.3.11—-3)
》
》 ?式中Kb支撑构件】沿消:能器方向的刚度;】
! , : CD消【能器:的线性阻尼系数;
!
,
,
】 ? T1消能减【震结构?的基:本自振?周期
】。14.3.》12 采用—振型分解反应谱法分!析时消能部件附【。加给结构的等效阻尼!比和等效刚度可【按下列方法确定
】
》 《1 位《移相:关型:消能部件和非线【性速度相关型消能】部件给结构附加的】等效刚度应采用【修正后的等效—。刚度确定
】
,
2— 消?能部件附加》给结构的等效阻尼】比可:按下式估算
【。
《
! 式:中ζa消能器—附加给结构的等效】阻尼比;
》。
【 】Wcj第j》个消能器在结构预】期层间位移△uj下!往复循?环一周所《消,耗的能量∑表示安】装在结构《上的所有消能器消耗!的能量之和;
】。
《 】 Ws设置—消能部件的》结构:在预期位移下的总应!变能
】 注当消能】部件:在结构上《分布较均匀且附加】给结构的等效阻【尼,比小于20%—时消能部《件附加给结构—的,等效阻尼比也可【采用强?行解耦方法确—定
【 ,。 : 3 不计及【。扭转影响《时消能减震结构【在水平地震》作用下的总》。应变能可按下式估】算
《
—
》 式中F》i质点?i的水平地震作【用标准?值(一般取相应于】第一振型的水平【地,震作用即《可);?
— , 】 ui质点i—对应于水平地震作用!标准值的位》移
—
4— 速度线性—相关:型消:能器在?水平地震下所消耗】的能量?可按下式估算
【
:
》。
?
式中【Cj第?j个消能器由试验确!定的线?性阻尼系数》;,
! ? 《θj第?j个消能《器的消能方向与水】平面的夹角;—
— — △》uj第j个消—能器:两端的相对水平【位移
【
当消能器!的阻尼系数和等效】刚度与?结构:振,动周期?有关:时可取相应于—消能减震结构基本自!振周期的值
!
,
? 5 对—于非线性黏滞消能】器在水平地震作【。用下往复循环—一周所消耗的能量】可按下?式估算
》。
:
:Wcj?=,λFd?jmax△u—j 【 , (14.3.【1,2-4)
!
式中【λ阻:尼指数?的函数如表14.】3.12;
!
【 , , Fdjma】x第:j个消?能器在相《应,。水平:地震作用下的最大】阻尼力
】
—
! 6 位移【相关型和速度非线性!相,关型消能器在水【平地震作用下往【复循环一周所—。消,耗的能量可按下【式估算
【
Wc《j=∑Aj》 , (】14:.3.12》-5)?
《
式中】。Aj第j个消能器的!恢复力滞回环—在,相对水平位移—△uj时的面积
】
】 消能器的等效【刚,。度,可取消能器的恢复】力滞回环在相对水】平位移△《uj时的割线刚度】
?
14.3.1!3 采用》时程分析时》消能部件附》加给:结构的等效阻尼比】和等效刚度可—按下列?方法确定《
《
—1 : 位移相关型—消能部件和非线性速!度相关型《消能部件给结构附】加的等?效刚度宜采用迭代修!正后的等效》刚度确定
!
, 2 【非线性黏《滞消能器给结构附加!的等效刚度采用迭代!计算方法确定可按】下式估算
!。
—
式中F】djmax》。时程:分析过程《中消:能器j最大阻尼力;!
】 】△udj消能—器j:最大阻?尼力对?应的相对位移;【
:
,
》。 , 将上式计算—得到:等效刚度《作为时程分析中非】线性黏滞消能器的初!始刚度再进行时程】分析:重,复,步骤2反复迭—代直至使用的—消能器?等效刚度与上式计算!得到的等效刚—度接近
【
》 3 消能器附】加给结构的等—效阻尼比可按下式估!算
:
—
《。
《 式中?ζ1结?构阻尼比;
—
【。 : E【d消能?器耗能;
】
【 ? E?c结构?模态阻尼耗能—
,
《
1:4,.3.14 除】消能:子,结构:以外:的主体结构的截【面抗震验算应—符,合下列?规定
》
— 1 主体结构】的截面抗《震,验算:。应按本规程》有关章节的》规定:执行
《
,
2】 振型分解反应】谱法计?算地震作用》效,应时:附加阻?尼比:宜按:设防地震《作用下消能》。器的附加阻》尼比取值
—
14.3】.1:。。5 消能子结构的!截,面抗震验算宜符合】下列规定
!
: 1 —。消能子?结构:中,梁、柱?(,墙)构件宜按—重,要构件设计在罕【遇地震作用和其他荷!。载作用?下的效应组合应小】于构件极限承载【力,标准值
》
:
2 !消,能,子,结构中的梁、柱【和墙截面设计应考】虑消能器《在极限位《移或极限速度下【的阻尼力《作用效应《
?
:
: 3 消能部!件采用高强螺—栓或焊接连接—时消能子《结构节点部位组合】弯矩设计值应考虑消!能部:件端部的附加弯矩】
,
【 4? :消能子结构的—节点和构件》应进行消《能器极限《位移和?极限速度下的消能器!引起的?阻尼力作用下的截面!验算
】 5 当】。消能器的轴》心与:结构构件《的轴线有偏差时【结构构件应考—虑附加弯矩或—因偏心而引起—的平:面外弯曲的影响
】
《
14.3.1【。6 消能子—结,构的:截面抗?震验算可采》。用,弹性设计方法
!
? 子结构【的梁、柱《、梁:柱节点的极限承载力!应满足本规程式(1!4.:3,.16-《1)和(14.3.!16-?2)
?
,
△》V,D+:ρVZ?+,VG≤V*》u : 《 (1》4.3.《16-1)
【
△MD+】ρMZ+M》G≤M*u 】 :。 (1》4.3.16-【2)
】 式中△【VD、△MD分别】为消能器极限阻【尼力与设防烈度【地震作用下消能【器,的阻尼力的差值对】梁、柱、梁柱节【点产生?的附加剪力》和附加弯矩(非【阻尼力差值);
!
,
? 】 ,。。 VZ、MZ分别为!设防烈度《地震作用下》梁、柱、梁柱节点剪!力值和弯矩》值(已包含阻尼【力对:结构的附加剪—力和附?加弯矩?),。。;
! , 》 VG、M—G分别?为重力荷载作用下】的梁、?柱、梁柱《节点:剪力:值和弯矩值;
【
】 V】*u、M*u分别】为梁、柱、》梁柱节点的极—限抗剪承载》力和极限抗弯—承载力;
【
,。
》 ? : ρ放大系数罕】遇地震?与设防烈度地震am!ax的比《值,
1【4.3.1》7 消能减—震结构?的抗震变形》验算应符合下列要】求
【 1 — 消能减震结—构层间弹性》位移:角限值应符合本【规程第3.7—.3条的规定
【
,
】。2 消能减—震结构层间弹塑性位!移角限值不应大【。于本规程第3.9】.6条的规定
【
《
14.3.18】。 消?能器与结构的连【接与:构造应符合下列规】。定
】 1 消能】器与主?体结构的《连接一般分为支【撑,型、墙型、》柱型、?。门架式和腋撑型【。等设计时应根据各】。工程具体《情况和消《能器的类《型合理选择连接型】式,
《
2【 当消能器—。采用支撑型连接【。时可采用单斜支撑布!置、“V”字型和】人,字型等布《置不宜采《用“K”《字型布置支撑宜采用!双轴对?称截面宽度比或径】厚比应满足》现行行业《标准高层民用建筑】钢结:构技:术规程J《GJ 99的—要求
》
:
3 】消能器与支撑、节点!板、预埋件的连接可!采用高强螺栓连接、!焊接或铰接高—强螺栓及焊接的计算!、构造?要求应按现行—国家标准钢》结构设计标》准GB 5001】。7执行?
【 , :4 预埋》件、支撑和支墩(剪!力墙)及节点板应具!。有足够的刚度、强度!和稳定性
》
】 5 与消—。能器或消能》部件相连的预埋件、!支撑和支墩(—剪,力墙)及节》点板的作用力应【按以下要求取值【
,
《
, 【 ,1)位移相关型消能!器,消,。能器在设计位移下】对应阻尼力的1.2!倍;
?
》 【 ,2)速度相关—型消能器消能—。器在设计速度—下对应阻《尼力的1.2倍【
》
14?.3.?1,9 : 除消能子结构外】。。的主体结构的构【造措施应符》合下列要求
!
1 】。 除消能子结构外】的主体结构的抗震构!造等级应按》本规程?第,3.10节》的规定采用
【
【 2 当消能减震!。结构的抗震性—能明显提《高,时除:消能子?结构外?的主体结构的抗震构!。造措施要求可适当】降低:。降低程度可根—据,消能减震主体结构】地震剪力与不—设置消能减震结构】。的,地,震剪力?之比确?。定最大降低》程度应控制》在1度以内
】
:。
1:4.3.20 消!能,子结构的抗震构【造措施应符合下列要!求
》
: 1 【消能子结构结构【的,抗震构造措施—要求应按本地区【抗震设防烈度—要求确定
【
《。 2 》 消能子结构为混凝!土或:型钢混凝土构件【时构件的箍筋加【密区长度、箍筋【最大:间距和箍筋》最小直径应满—足本规程有》关章节的要求—;消能部件子结【构为剪力墙》时其端部宜设暗柱】其箍筋加密区—长度、?。箍筋:最大间距和箍—筋,最小直径应不低【于本规程框》。。架柱的要求
】
,
注箍筋!加密区长度宜从【连接板外《侧计算?
《
》 3 消能部件】为钢结构构件时钢梁!。、钢柱节点》的构造措施应—按现行国家》标准钢?结构设计标》准GB 500【17和现行行—。业标准高《层民用建筑钢结构技!术规程J《G,J 99中心支撑】的要求确定》
: