1》4.3 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!120%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
?
?
:1,4.3.4》 , 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
《
:
14.3.】。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(K》eff)《j,Cj]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u】。i及:。第j个消能器—的,阻尼力Fdj及相对!位移△ud》j
—
4 】消能器附加给—结构的等效阻尼比ζ!a可按本规程第【14.3.1—2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+ζ《a : 【(14.3》.7:)
》
式中ζ!1主:体阻尼?比;
《
【 ζa!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》。dj:max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(《Keff)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ζ《a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(1—4.3.7)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》m,ax△i对应—的楼层i;当△i】为正值时取mi【。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《.10 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25%时按2】5,%计:算
14!.3.11》 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] 】 ? : , (1?4.3.《1,1-2?)
?
式!中t:。。v,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【 ? 》(14.3.11】-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?;
! 》 Wc》j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):;
—
《 — u:i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《;
—
】 θ《j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
Wc!j=λ?Fdjmax—△u:j — (14.3】.12?-4)
》
式!中λ阻尼指数—的函:。数如表14.3.1!2;
《
《 》 《 Fdjmax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=∑A《j 《 (—。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Fdjm—ax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;
! ! Ed消能器—耗,能,。;
《
! Ec—结,构模态阻尼耗能【
《
14.3.【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
】14.3.15 】。 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.?16 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(!14.3.1—6-:1)和(1》4.3.16—-2)
《
,
?
△VD《+ρVZ《+VG≤V》*u 【 , :(14.3.16】-1)
【
△MD》+ρMZ《+MG≤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、M—Z,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?。、MG?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amax的比!值
《
14.3【.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 【50017》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】。.3.19》 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.:1,0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》
?
:
14?.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JGJ 99中心!支撑的要求确定
】
,