14.【3 结构消—能减震设计
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14!.,。。3.2 由—于地:震动的不确定性结构!在地震作用下—的反应也《是不确定的由于结构!计算:模型的?各种假定和实际情况!存在一?定差异依据所规定的!。。地震作用进行—结构抗震《验算不?论计:算理论和工》具如何先进、计算】如何严格实际地【震发:生,时与计算结果仍可】能存在较大》的,。差,。异因此为使消能减震!结构实现“大震不倒!”的:设防目标《需保证罕遇地震作用!下消能器不》致失效破坏为此【要求:消能器的极限位移应!比罕遇地《震作用时消能器的计!算最:大位移值更大以【留有必要《的余量
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14.3.【3, 消能器一般是】和支撑(支承构件】)一起?布置在?结构中支《撑(支?承构:件):和消能器构成消【能部件常见》的布置形《式有单斜《撑、“V《”字型?撑、“人”字型等】概念:设计阶段《应根据消能器的类型!、,构造及原结》。构空间使用》、建筑设计、施工】和检:修要求选《择消能部件的类【型例如从消能—器的构造、》。类型角度考虑圆筒】式黏弹?性消能器、筒式【流体消能器等适【合采用斜杆支撑;P!al:l型:摩擦消能器、—双环金属消》能器、加劲》圆环金属消能器适】合,采用交叉支撑;【金属消能器适合【采用:“人”字型支撑【或用于耗《能剪力墙中
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—抗震结构《体系要求受》。力明确、传力途径】合理、连续结构体系!合理:的,抗震结?。。构能使结构分析更】加符合结构在—地震时的实际表【现提高结构的抗【震性:能因此消能部件的布!置,应使结构形成—均匀合理的受—力体系减《少,不规则性提高—整体结构的》消能能力
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《 :消能器?的布置?宜使结构平面两【个主轴方向》动力特性《相近或竖向方向刚度!均匀;对于规则【。结,构平面上《可在两个主轴方【向上分别采》用对称布置对于结】构平面两个》主轴动力特性相差】较大时可根据需要分!别,在两个主轴方—向布置也可以只【在较弱的一个主轴】方,向布置这《时结构设《计应只考虑单个方】。向,的消能作用对于【结构竖向《存在薄弱《层可优先在薄弱【层布置然后再考虑沿!竖,向每层?或隔层或跨层布【置
1】4.3.4 【不同的结构》采用不同《的分析方法》在各国抗震规范中】均有体现振型分解】反应谱法仍是基【本方法但对》不规则、重要和【较,高的高层建筑—要求采用时程分析】法,作为补充计算—方法:
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14.3.5 ! ,消能器在结》构,中主要是以提供附加!阻尼为主即使消能】器的附加刚度会导】致结构的周》期变短?但地:震影:响系数α值》还是减?小的主体《结构的楼层》剪,力,一般情况下会—。减小消?能减震结构楼层【。最小地震剪力系数】的减小主要是由于消!能减震?结构总阻尼比的增】加而减小了结构【地震反应为了—使结构总《地震:剪力和楼层》地震剪力保持一个】安全:合理范?。。围消能减震结构【的楼层最小》地震剪力系数可根据!消能器附加给结构的!阻尼比大小进—行调整其值可取消能!减震:结构计算出的—楼层剪力乘》以1:.,2的:增大系数与》相应楼层《的重力荷载代表【值的比值
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》14.3.6 】位移相关型消能【器恢复力模型大致】有两类?一种是用复杂—的数学公式予以【。。描述:。。的曲线型;另—一种是分《段线:。性化的?折线型曲线》型恢复力《模型中的刚》度是连续变化—的,与工程实际较—为接近但在刚度的】确定及计算方法【上,较为复?杂,在实际工程计算【中并不常《。用对于软钢消能器和!屈曲约束支》。撑可:采用双线《性模型、三线—性模:型或Wen模型【;,摩擦消能器、铅消】能器可采用理想弹塑!性模型
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《 速度相关型消能】器,。宜,。采,用Maxwell】。。模型:或Kelvin模】型其他类《型,消能器模型可根据】。组,成消:能器的元件是—采用串?联还是并联具—体,。确定
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》 , 消能器的设计【参数应由《厂,家提供的型检报告】来确:定型检报告中—应包含消能器的【骨架曲?线,、滞回曲线、初始刚!度、屈服承载—力,、屈:。服位移、极限—承载力、极限—。位移、疲劳性能力学!参数等?并,在设计图纸上明确】以保:证采用的消能器【产,品型号与设计—相符
1!4,.3.8 —对消:能减震?结构进行非线性【时程分析时消—能器的等《。效刚:度和非线性属—性共同影响结—构,的刚度矩阵和阻【尼耗能而目》前,。。常用的消能减震结构!设计的方《法是通过计算消能部!。件附加等效》刚度和附加阻—尼比建立消能部件的!。等,效,线性模?型进:行设防地震》下的振型分解反【应谱分析最后根据结!构内:力对主?体结构及《消,能,子结构进行配筋计】算因:此结构等效阻尼比的!迭代修正方法—是,基于楼层剪力进行】的且基于楼层剪力误!差数值上最小的楼层!进行修正可以很好】的符:合规范的包络精【。神
1】4.:3.9 静力弹】塑性分析方法是【一种静力的分—析方法是在结构计】算模型上施加—按某种规则分布的水!平侧:向力:单调加载并逐—级加大;《。一旦有构件开裂【(或屈服)即修【改其刚度(或使其退!出工作)进而—修改结构总刚度矩阵!进行下?。一步计算依次循环直!到结构达到预定的状!态,(成为机构、—位移超限《或达到?目标位移)从而判】断是否满足相应【的抗震能力要求【。消能:器产生减震效果主】要体现在《消能器?的滞回性《能上消?能器需要产生往复】位移:或速度而起作—用为此静《力弹塑性分析方法】分,析过程中无法直接】体现出消能》器的作用也》不能直接《得出消能器》附加结?构,。的阻:尼比为了使静力弹塑!性分析方法能够体】现出消能器的—。作用对消能器的刚】。度,和阻:尼参数?。进行等代并布置在】结构:中,。进行分析
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14.3【.13? 消?。能减震结《构非线?性时程分析时消能器!的线:性等效刚度和非【。线性属性共同—影,。响结构的刚度矩【阵和阻尼《耗能如果等效—刚度的取值不—合理可能导致分析】结果的?。不准确故应重视【消能:器等效刚度》取值:的合理性
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《 为了真实地反映消!能减震结构的变形及!受力状态非线性【时程分析《时应取消能器最【大阻尼力《及对应的相对位移】。计算等效刚度在【不改变消能器非线性!属性的前提下对消】能器的线性》等效刚度进行时程波!下迭代以《迭代:收敛后的消能器【等效刚度《。为准:
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消—能器:附加给结构》的等效?阻尼比采用能量【比法进行计算其【物理:意义明确《充分考虑了等效【阻,尼比的?时变特?。性且计算《简单:但能量比法计算的】到的附?加,阻尼比?可能偏大或》偏小故还需进行迭】代修正才《能更好的符合规范的!包络精神
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14.【。3.1?。5 对于消能器】连接板与框架梁连】接的情况当消—能器采用平行法安】装时支撑可能会【限制框架梁的竖向】变形但其作用很【小不能起《到明显?的约束作用为—。此,在确定布《置消:能部件跨的横—梁截面时不应—考虑消能《部件在跨中》的支承作《用,;消能器《在地震?作用:下往复作用时消【能器产生的水—平阻尼力会通过【连,接板传?递到与其相连的框】架梁上?。导致框架梁除—承受竖向荷载作用外!还要承受《消能器在地震作用时!消能:器附加的水平—阻尼力作用》
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— 为了确保》消能减?。震结构在《罕遇:地震作用《下不发生《倒,塌消能?。减震结构需》要保:证在主体结构—达到:极限承载力》前消能部《件不能产生》失稳或节点板破坏;!为,了保证消能部件的安!全其连接节点—和构件?都应进行罕遇—。地震作用下消—能器引?起的:。附加:外荷载?。作用下的截面验算】
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【 子结构》梁,、柱和?梁柱节点在罕遇【地震作用《下构:件内力?。。值与消能器极限阻】尼力附加作用的【组合应小于构件【极限承载力
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—子结构的梁、柱、】梁柱节点的》极限承载力应满【足下式
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△《V*D?。+,V*s+VG—≤V*u
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△M*D+M【*s+MG≤M*】u,
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式中△!V*D、△M*D分!别为消能器极限阻尼!力与罕遇地震作【。用下消能器产生的阻!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);V*s—、M*s分别—为梁、?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
1!4.3.《16 《子结构的梁、柱、梁!柱,节点的极《限承载力验算需【要依赖结《构在罕遇地震下的】弹塑性分析此分【析工作量很大且【不同的分析程序、】材料采用《不同的本构关—系、:不同:的塑性铰《假定等等对》于分:析结果?很难:有一个?较合理的判断为了避!免子结构的梁、【柱、梁柱节点的【极限抗剪承载力验】算工作量过大避免】弹塑性分析诸多【的不确定因》素提出?子结构弹性分析方法!以弹:性分:析的结?果来验算子》结构的梁、柱、【梁柱:节点的极限》抗剪:承载力
!。1,4.3.1》9 对于消能【减震混凝土结—构,中,的主体结《构由于消能部—件附加的阻尼比使】得结构的地》震反应?降低构件的截面【尺寸可?能会有所减小主体】结构的抗震构—造等级是《根据设防烈度—、结:构类:型、房屋高度—进行区分主体结构应!采用对应结构体系的!计算和构《造措施执行抗震构】造等级的《高低体现了对—结,。构抗震性《能要求的严格程度为!此对于消能减震混】凝土:结构:的主:。体结构抗震构造【等级:应,根据其自身的—特点按相应的规【范和规?程,取值当消能减—震结构的减震效【果比较明显时—主体结构《的构造措施可适当】降低即当满》足设计要求的消能减!震结:构的楼层剪力—小于满?足设计要求非消能减!震结构?楼,层剪:。力的50%时消能】减,震的主体《结构的构造措施可降!低1度执《行,
14.!3.20 消【能,减震结构中》。消能部件与结构【构件进行连接并且】会传:递给结构构》件较大的阻》尼力为了保》证结:构构件在消能部件】附加的?外力作用下不至【于,发生破坏需要在与消!能部件连接的部【位进行构造加—。强
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