,
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(Kef》f)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ui及第j个消能!。器的阻尼力Fdj及!相对位移△udj
!
,
】4 消能器—附加给结构的等效】阻尼比ζ《a可按本规程第【14.3.12【条进行计算
】
— 5 重新修正】各,个消能器的设—。计,参数[(Kef【f)jCj》]并利用下式—计算结构总阻—。尼比ζ
《
ζ=ζ】1+:ζ,a 【 (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
【
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(【Kef?f)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Fdjmax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?(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【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m【ax△?i对应的楼》层i;当《△i:为正:值时取?min?△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
—
,
1》4.3.1》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25》%时按25%—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△u》py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≥△【udma《x/[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【≥6π?CD/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;—。
:
?
【 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;!
:
【 W】s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Fi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C:j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
【
W:cj=λFdj【m,ax△uj — 《 (《1,4.3.12-4】)
《
?。 ? 式中?λ阻:尼指:数的函?数如表14.3.1!2,;
《。
! F》djmax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
》
1?4.3.13 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Fdjma】x时:程分析过程》中消能器j最大【阻,尼力;
《
:
【 △ud!j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(14—.3.1《6-1?)和(?14.3.》16-2)》。
?
△VD—+ρVZ+V—G≤V*u — , , (1【4.3?.1:6-1)
【
△M》D+:ρMZ+M》G≤M*u 【 , ? (14.3【.1:6-2)
!
》式中△V《D、△?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amax的—比值
1!4.3.17 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JGJ! 9:9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》.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.: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 5》。。0017《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
《
,