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:1,5°时应分》别计算各抗》侧力构件方向的水平!地,震作用
【
1?4.3.3》 :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
】
《
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
1!4.3.7 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)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△u?dj
》
— 4:。 :消能器附加》给,结构的等效阻—尼比ζa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【[(:Keff)》jCj]并》利用:下式计算《结构总阻尼比ζ【
,
,
ζ=—ζ1+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—F,djm?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(Ke【ff)?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:。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
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【.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
?
,
1《4,。.,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≥△udm【ax/[γ》] — (《1,4.3.1》1-2)
—
:
式【中tv?黏弹性消能器—的黏弹性材》料的总厚度;
】
》 【 △udm—ax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≥6《πCD/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;《
,
:
》 W!cj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=λF】djmax△uj ! 》 (14》.3.12-4)
!
— ?式中λ阻《尼指数的函数如【表14.3.1【2;
! 》 《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【
:
?
W:cj=∑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?△u:j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Fd】。jmax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
!
《
1:4.3.15— ,。 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
!14.3.1—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(14《。.3.1《6,-1)和(14.】。3.16-2)
!
△VD+ρ!VZ+V《G≤V*u ! (14.3!.,16-1)
—
?
△MD+—ρ,MZ:。。+MG≤M*u 】 ,。 :。 (14【.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);
《
?
》 【V,。G、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a—max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JG】J, ,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 50—。017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 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
【