。。
14.3 ! 结:构消能减震》设计
—
1》4.3.1 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
!1,4.3.2 — 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1《20%速《度相:关型:消,能,器,极限速度应大于消能!器设计速度的1【。2,0,%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F—i、水平地震作用标!准值的?位,移ui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1:。4.3.12条进行!计算
》
? 5 重新!。修正各?个消能?器的:。设计参数[(Ke】ff)jC》。j]并利用下式计】算结构总阻尼比【ζ
《
?ζ,=ζ:1+ζa ! (14.【3.7)
—
— 式中《ζ1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
【
1—4.3?.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(Keff)】。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?Fdjm《ax及最大阻—尼力对?应的相对位移△u】dj
》
?。 3 【消能器附《加给结构的》等效刚度(》Kef?。f)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(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!ma:x△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F?i
!。。 :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
!
,
1?4.3.9 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
】
14.3.1】。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【≥△udmax/[!γ] ! ,(14.3.1【1-2?)
《
【式中t?v黏弹性消能—器的黏弹性材料的】总,厚度;
】
? 》 △udma】x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;
《
》 — 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
】
Wcj=λFd!j,max△uj 】 》。 (14《.3:.1:2-4)
—
?
, ? 式:中λ阻尼指数的【函数:如表14.3—。.12;
【
! , Fdj—max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
!
Wcj=∑Aj ! : 《 (14.3.1】。2-5?)
! 式中A》j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
!
14.3.13! , 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《Fdj?max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》.3.1《4 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(—1,4.3?.16-1)和【。(1:4.3.16-【2)
—
△VD+ρ【V,Z+VG≤V*u !。 【(,14.?3,.16-1)
【
△—MD+ρMZ—。+MG≤《M*u 》 —(14.3.1【。6-2)
!
《 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》、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ama【。x的比值
【
14.3.】17 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 500】17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3.10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
】
14.】。3.:2,0 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 5001】7,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》
: