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
—。
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【
》
,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Fdj—及,相对位移△udj】。
【 ,。 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》[(Kef》f)jCj]—。并利用下式计算结构!总阻尼比ζ
】
ζ=ζ1+】。ζa 【 (《1,4.3.7》)
:。
:。
:。
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(K《e,ff)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Fd—。j,max及最大—阻尼力对《应的相对位移△ud!。j
《
,。
,
? , 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—.1:3-2)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?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》
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!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△upy消能【部件在水《平,方向的屈服位移或】起,滑位移?;
?
《 《 : △us【y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≥△u!dmax《。。/[γ] 》 《 (14—.3.?1,1-2)
!
式—中,。tv黏弹性消能器】的黏弹性材料的总厚!度;
?
《
! △u《dm: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≥【6πC?D/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;
》。。
【 —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2—0,%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=【λFdj《m,ax△uj 【 (1】4.3.12—-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 】 (1—4.3.《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.—3.13 —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F】djmax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】ζ,1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(】1,4,.3.16-1)】和(14.3.1】。6-2)
—
△VD+】ρVZ+V》G≤V*u 【 》 (14.》3.:16-1《。)
》
△MD+—ρMZ?+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、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ama《x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
】
《14.3.2—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 500】1,7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
—