阻尼器在框架结构中的优化布置分析
钢框架中粘弹性阻尼器的空间布置优化分析
Ｓ ｎ Ｙ － ｉｇ ， Ｗａ ｇ Ｍ ｉ ， Ｗａ ｇ Ｙ ｎ ｕ ｕｐｎ ｎ ｎ ｎ ｕ
（ ｏ ｅｅ ｆ Ｃｖ ｎ ｉ ｅ ｎ Ｃ ｌｇ ｉｌ ｇｎ ｒ ｇ，Ｌ ｎｈ ｕ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｓｉ ｃ ａ ｄ Ｔｃｎ ｌ ｙ ａ ｚｏ ３ ０ ０ ｈ ａ ｌ ｏ ｉＥ ｅｉ ａ ｚｏ ｎｖ ｓ ｙｆ ｃ ｎｅ ｎ ｅ ｏ ｇ ，Ｌ ｎ ｕ ７ ０ ５ ，Ｃ ｉ ） ｅ ｉ ｅ ｈ ｏ ｈ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｈ ｓｐ ｐｅ ，ｈ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｄ ｓｇ ｓｏ ｅ ｓ ａｉｌａｒ ｎ ｅ ｎ ｎ ｓｅ ｌｆａ ｅ ｓ ｕ ｓｄ．Ｔｗｏ ｏ ｔｍｉａｉｎ ａ ａｙ ｉ ｔｏ ｓｏ ｓｒ ｃ ：ｎ ｔｉ ａ ｒ ｔｅ ｏ ｔｍｉａ ｏ ｅ ｉｎ ｆｔ ｐ ｔ ｒａ ｇ ｍｅ ｔｉ ｔｅ ｒｍｅ ｎ ｅｄｉｃ ｓｅ ｉ ｈ ａ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｓｓｍｅｈ ｄ ｆ ｏ ｌ
［ 图分类号］ Ｔ３２１ 中 Ｕ ５．
阻尼器在结构工程中的应用研究
阻尼器在结构工程中的应用研究随着现代建筑技术的不断发展，结构工程领域也在迅速进步，阻尼器作为一种重要的调节装置，被广泛应用于建筑和桥梁工程中。
本文旨在探讨阻尼器在结构工程中的应用研究，并讨论其对结构性能的影响。
首先，我们需要了解阻尼器的基本原理。
阻尼器是一种可以消耗结构振动能量的装置，通过吸收和分散振动能量，减少结构的振动响应。
在结构受到外部力的作用下，阻尼器通过内部阻尼机构迅速吸收能量，阻尼器的加装能够有效减少结构的振幅和振动周期，提高结构的稳定性和抗震性能。
因此，在地震多发地区，阻尼器被广泛应用于抗震设计中。
其次，我们需要了解不同类型的阻尼器及其特点。
根据结构工程的不同需求，阻尼器可以分为液态阻尼器、摩擦阻尼器和液压摩擦阻尼器等。
液态阻尼器通过油液的粘性和摩擦特性来实现能量的消耗，具有较好的线性响应和稳定性。
摩擦阻尼器则通过摩擦力来减少结构振动，其特点是具有较大的耗能能力和较简单的结构形式。
液压摩擦阻尼器则结合了液态阻尼器和摩擦阻尼器的优点，具有较好的稳定性和耐久性。
接下来，我们需要探讨阻尼器在结构工程中的实际应用。
阻尼器在高层建筑中的应用可以显著减少结构的动态响应，提高整体的抗震性能。
例如，在上海的上海中心大厦中，采用了大规模的液态阻尼器系统，可以使建筑在地震或风荷载作用下减少60%的位移幅值，保证建筑物的安全性。
此外，阻尼器在桥梁工程中也有广泛应用，例如东京湾海底隧道的液压摩擦阻尼器系统，可以减少结构的纵向和横向位移，确保交通运输的顺畅和安全。
最后，我们需要分析阻尼器对结构性能的影响。
阻尼器的加装可以显著改善结构的动力特性，降低结构的共振频率，减少结构的振动幅值，提高抗震性能。
此外，阻尼器的加装还可以减少结构与周围环境的振动传递，保护结构和设备的完整性和稳定性。
然而，阻尼器的应用也存在一定的问题，如安装和维护成本较高，结构设计和施工难度大等。
综上所述，阻尼器在结构工程中的应用研究具有重要意义。
粘弹性阻尼器在框架结构抗震中的应用研究
粘弹性阻尼器在框架结构抗震中的应用研究摘要：本论文首先介绍了结构控制理论的提出及其发展，以及控制形式。
然后对阻尼器进行了详细介绍，着重阐述了粘弹性阻尼器的耗能减震的原理及计算模型，详细说明了结构抗震控制设计方法的基本原理和步骤，并且运用有限元软件对一个设有粘弹性阻尼器的钢筋混凝土框架进行了动力时程分析。
为实际工程中结构抗震控制应用提供了参考。
关键词：阻尼器；抗震；时程；有限元Abstract: This paper first introduces the structure control theory and its development, and the control form. Then the damper were introduced, emphatically elaborated the viscoelastic damper energy dissipation principle and calculation model, detailed description of the structural seismic control design principle of the method and the step, and by using the finite element software on a with viscoelastic dampers reinforced concrete framework for dynamic time history analysis. This paper provides reference for the practical engineering of seismic control of structure and application.Key words: damper; seismic; scheduling; finite e1前言结构抗震控制技术是在结构上设置耗能装置，通过耗能材料的变形来增大结构阻尼达到消耗地震能量，减小主体结构地震反应[1]。
摩擦阻尼器在框架结构平面中合理布置分析
摩擦阻尼器在框架结构平面中合理布置分析张敏，汪东卓（广西科技大学土木建筑工程学院，广西柳州545006）摘要：针对摩擦阻尼器在框架结构平面中合理布置进行分析.针对横向地震作用下摩擦阻尼器在空间框架结构中的5种布置形式，对摩擦阻尼器在框架结构楼层中合理布置进行了地震反应分析，研究了框架结构的楼层最大侧移、层间最大位移角和各榀框架顶部最大侧移.结果表明：在平面对称结构中，各种对称布置摩擦阻尼器的方式，其减震效果基本相同，且减震效果较显著；而非对称布置摩擦阻尼器的框架结构会产生不同程度的扭转效应，其减震效果较差，且地震反应甚至会超过相应抗震结构.因而阻尼器在结构中布置应尽量使结构刚度中心和质量中心重合，不宜使结构刚度中心和质量中心偏差加大.关键词：阻尼器；摩擦；框架；地震；有限元中图分类号：TU311DOI:10.16375/45-1395/t.2018.03.0030引言地震是一种自然现象，地震的发生有很大的随机性，地震在瞬间就能使地面的建筑物造成破坏，并可能引发火灾、疾病等衍生灾害，对人类社会造成了巨大的影响.针对这种突发性、随机性的自然灾害，不少专家学者相继提出采用结构抗震和结构减震控制等方法进行抵抗.传统的建筑结构是通过增强结构本身的属性（强度、刚度、延性）来抵抗和消耗地震作用，耗能减震体系是在结构中增加减震装置，由减震装置和建筑结构共同耗散地震作用，并且大量的地震能量由减震装置承受，达到减轻建筑结构自身损伤的目的［1-2］.摩擦阻尼器是一种性价比较高的减震装置，该装置价格便宜，制作方便，能较好地耗散地震和风荷载中的能量，进而保证在地震作用下建筑结构的安全性和使用性［3］.国内外很多学者对结构中设置摩擦阻尼器和其他阻尼器耗能体系的地震响应进行了相关研究.1987年Pall 摩擦阻尼器（嵌入制动摩擦垫块）在循环荷载作用下的试验研究结果表明［4］：该耗能器的工作性能稳定（50次循环加载基本上不出现退化现象），耗散能力强，其滞回曲线接近理想矩形.彭凌云等［5］提出一种拟线性摩擦阻尼器，经过实验数据和理论数值模拟结果表明：该阻尼器具有与位移量有关联的线性滞回阻尼的基本特征，基于弹性力学给出的近似计算公式能够反映试验得到的阻尼器滞回特点，可以用于阻尼器的初步设计.Kazutaka 等［6］对摩擦阻尼器的阻尼力和位移因变量特性进行研究后发现：摩擦阻尼能展现目标特征、性能稳定，在循环载荷下具备高耐久能力，安装阻尼器的高层建筑在长期抗震中是非常理想的.朱军强等［7］通过压电陶瓷的压电反应，研发出一种基于半主动控制的新型压电摩擦阻尼器，在不同的电压情况下，由ABAQUS 有限元软件进行动力时程分析，解出此阻尼器的滞回曲线，为其工程应用提供理论依据.胡强等［8］对方钢管铅芯阻尼器进行力学和有限元分析，探讨其阻尼器的抗震性能.李创第等［9］对设置粘弹阻尼器的基础隔震结构进行平稳响应分析，通过复模态法分析得到其结构的位移反应和加速度反应，进而讨论其耗能能力.马真迪［10］通过有限元软件对波纹型、光滑型两种摩擦阻尼器分别进行动力时程分析，通过摩擦系数等效转化的方案，将等效的摩擦系数输入到MIDAS 建立的框架模型中，收稿日期：2018-03-08基金项目：广西研究生教育创新计划项目（YCSW2017201）资助.作者简介：张敏，博士，教授，研究方向：结构抗震与减震，E-mail ：zhmzm@.第29卷第3期2018年9月广西科技大学学报JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.29No.3Sep.2018第29卷广西科技大学学报获得波纹摩擦阻尼器的抗震性能.周圆兀等［11］通过力的等效处理和解耦法分析了粘滞阻尼耗能结构的地震反应，验证了其方法准确性较高.张海龙等［12］在结构上附加T 型摩擦阻耗能减震装置，在罕见地震作用下进行动力分析，并应用SAP2000软件对比分析得到该结构的位移和内力反应差距，验证了在高层钢框架结构中设置T 形芯板摩擦阻尼器具有良好的耗能减震作用.孙飞飞等［13］提出了一种适用于多层框架结构的新型摩擦消能减震楼梯及其构造形式.针对所采用阻尼器布置方式，提出并验证了梯段板等效四平行杆模型；认为采用刚接方法计算楼梯内阻尼器附加阻尼比结果更准确，且计算量较小，可供设计人员参考.上述研究主要针对地震作用下阻尼器对单榀框架的减震效果，但任何建筑都是空间结构，阻尼器在空间结构中的减震效果与阻尼器在空间结构平面布置有关，阻尼器在空间结构平面内如何分布，这对结构地震反应有直接影响.因此，本文针对摩擦阻尼器在框架结构平面内的平面分布进行分析，研究该阻尼器在框架平面内对称分布和非对称分布的地震反应，得出各阻尼器在结构平面内的合理布置原则，从而为该消能减震结构的合理设计提供参考.本文针对单向地震作用下，摩擦阻尼器在框架结构平面内分别采用3种对称布置、2种非对称布置方案进行地震反应分析，以楼层最大位移和各楼层的层间最大位移角作为衡量依据，通过SAP2000有限元软件进行模拟分析，讨论阻尼器分别采用该5种布置方案对建筑结构的减震效果，从而得出阻尼器在空间框架结构平面内的合理布置方案及合理布置原则.1摩擦阻尼器参数确定1.1摩擦阻尼器形式本结构采用的摩擦阻尼器为摩擦剪切耗能器，如图1所示.当框架侧移时，摩擦阻尼器上、下水平板间的滑动量与楼层层间侧移相同.1.2摩擦阻尼器的作用力F d =ηk d Δx +(1-η)f sgn (Δx )（1）式中，k d ——摩擦阻尼器支z 撑的刚度；η——工作系数；Δx ——摩擦阻尼器上下两端节点板的水平相对位移；f ——摩擦阻尼器的摩擦阻尼力.sgn ——符号函数.当Δx i >0，则sgn (Δx i )=1；当Δx i <0，则sgn (Δx i )=-1；当Δx i =0，则sgn (Δx i )=0.对于第i 楼层阻尼器，η按下列条件确定：若|Δ|x i =0，则ηi =1（2）若|Δ|x i ≠0，则ηi =0（3）式中，Δx i ——第i 楼层摩擦阻尼器两端节点板的水平相对速度，Δx =x i -x i -1.2工程算例该算例为一栋钢筋混凝土框架结构的建筑物，建筑物总高度为34.2m ，共10层，首层高度为4.5m ，其余各层高度均为3.3m ；该建筑物抗震设防烈度为8度（0.3g ），地震分组为第二组，设防类别丙类；梁板柱混凝土强度等级均为C 30；楼屋面恒载标准值为10kN/m 2，楼屋面活载标准值为2kN/m 2；梁截面尺寸为300mm×650mm ，柱截面尺寸600mm×750mm ，板厚为100mm ；框架模型的平面布置如图2所示.图1摩擦阻尼器构造Fig.1Friction damperconstruction图2框架结构平面布置Fig.2Plane layout of frame structure16第3期通过SAP2000建模分析得：结构横向自振周期T 1=1.318s ；T 2=0.428s ；T 3=0.240s.单向地震作用下，对布置摩擦阻尼器的不同工况下的框架结构进行分析，结构分别沿横向按图3（b ）—图3（f ）布置摩擦阻尼器.图中各方案每个楼层的总滑动摩擦力均相等，每层阻尼器总滑动摩擦力f 均为700kN.本文分别考虑4类场地的地震波，即：Ⅰ类场地OROVILLE 波、Ⅱ类场地El-Centro 波、Ⅲ类场地HOLLYWOOD STORAGE 波、Ⅳ类场地天津波.根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）［14］，各地震波的加速度峰值均为110gal.3单向地震作用阻尼器布置在平面对称的框架结构中，在横向地震作用下，考虑以下阻尼器对称布置3种方案，和阻尼器非对称布置2种方案，分别对其进行地震反应分析，如图3所示.抗震结构（无阻尼器）布置方案a （a ）（b ）布置方案b布置方案c （c ）（d ）布置方案d布置方案e （e ）（f ）图3阻尼器布置方案Fig.3Damper layout scheme 图3（b ）、图3（c ）、图3（d ）代表在框架结构中对称布置摩擦阻尼器，图3（e ）、图3（f ）代表在框架结构中非对称布置摩擦阻尼器.图3中括号中数字如（1-3），表示建筑结构中均匀布置摩擦阻尼器的层数是从第一层至第三层，其他括号内数字同理.17第29卷广西科技大学学报4结构楼层地震响应采用SAP2000软件建模分析，其中当阻尼器两端相对速度不为0时，摩擦阻尼器阻尼力采用下列分析模型：F =c ||v α(α=0,c =f )（4）4.1楼层最大侧移（a ）OROVILLE 地震波（b ）El-Centro 地震波（c ）HOLLYWOOD STORAGE 地震波（d ）天津地震波图4建筑结构的楼层最大位移Fig.4Maximum floor displacement of building structure分析表明：1）在平面对称框架结构分别按图3（b ）、图3（c ）和图3（d ）对称布置摩擦阻尼器的方案下，结构各楼层最大位移反应相对抗震结构（无阻尼）均显著减小，并且各方案减震效果基本一致.由此得出，阻尼器在建筑结构中对称布置时，能极大减小建筑结构的地震反应，且减震效果基本相同.2）在图3（e ）摩擦阻尼器布置方案下，同图3（b ）、图3（c ）和图3（d ）对称布置方案相比较，减震效果有所差距，这是因为建筑结构中的阻尼器布置方式不对称，从而使建筑结构产生了扭转效应，进而增大了楼层最大位移，因此减震效果减弱.3）在图3（f ）摩擦阻尼器布置方案下，即阻尼器仅布置在结构一侧，阻尼器的非对称程度增大，从而使结构的扭转程度增大，进而较大地减弱了结构的减震效果，甚至其地震响应超出了相应的抗震结构.因此，在平面对称框架结构中摩擦阻尼器不宜非对称布置，尤其是阻尼器严重不对称布置更应避免.18第3期4.2各榀框架顶层水平位移分布在横向地震作用下，图5中的所有布置方案各榀框架顶层水平位移结果见下图所示.其中，0刻度水平线以上表示建筑结构在地震作用下的正向横向位移，用实线表示；0刻度水平线以下表示建筑结构在地震作用下的反向横向位移，用虚线表示.图5各榀框架顶层水平位移Fig.5Horizontal displacement at the top of each frame 以上分析表明布置方案e （图3（f ））的结构顶层楼层侧移沿平面位置变化较大，这是由于结构按照非对称方案布置摩擦阻尼器，结构在地震作用下发生了扭转，故其地震反应顶层侧移沿平面位置分布不均匀，这对结构抗震不利.4.3楼层层间最大位移角（a ）OROVILLE 地震波（b ）El-Centro 地震波（a ）OROVILLE 地震波（b ）El-Centro 地震波（c ）HOLLYWOOD STORAGE 地震波（d ）天津地震波各榀框架位置各榀框架位置各榀框架位置各榀框架位置19第29卷广西科技大学学报（c ）HOLLYWOOD STORAGE 地震波（d ）天津地震波图6建筑结构层间最大位移角Fig.6Maximum displacement angle between layers of building structure图6可见：1）在图3（b ）、图3（c ）和图3（d ）摩擦阻尼器对称布置方案下，其层间最大位移角相对相应抗震结构显著减小，具有较好的减震效果；且此3种对称布置方案的减震能力基本相同.由此可见，对称布置阻尼器的建筑结构的减震效果基本相同.2）在图3（e ）摩擦阻尼器布置方案下，其层间最大位移角相比于前3种布置方案减震效果较弱，这是由于阻尼器非对称布置时，产生了扭转效应，减弱了减震效果.3）在图3（f ）摩擦阻尼器布置方案下，即阻尼器仅布置在结构右侧，相比于前4种布置方案，其扭转程度增大，减震效果更差，甚至地震反应超过了相应抗震结构.故平面对称结构在布置摩擦阻尼器时，应当避免阻尼器非对称布置方案.5布置方案d 和方案e 结构A 轴、G 轴框架顶层位移时程曲线（a ）OROVILLE 地震波（b ）El-Centro 地震波（c ）HOLLYWOOD STORAGE 地震波（d ）天津地震波图7方案d 顶层位移时程曲线Fig.7Displacement and time curve of top layer of schemed20第3期（a ）OROVILLE 地震波（b ）El-Centro 地震波（c ）HOLLYWOOD STORAGE 地震波（d ）天津地震波图8方案e 顶层位移时程曲线Fig.8Displacement and time curve of top layer of scheme e由图7、图8可见，阻尼器不对称布置时，各结构顶层位移时程曲线不一致，表明结构存在扭转效应.6布置方案d 和方案e 顶层扭转时程曲线扭转角θ=ΔG -ΔAL式中：ΔG ——G 轴框架顶层位移时程曲线；ΔA ——A 轴框架顶层位移时程曲线；L——A 轴框架和G 轴框架水平距离.（a ）OROVILLE 地震波（b ）El-Centro地震波21第29卷广西科技大学学报（c ）HOLLYWOOD STORAGE 地震波（d ）天津地震波图9方案d 顶层扭转时程曲线Fig.9Torsion and time curve of top layer of scheme d（a ）OROVILLE 地震波（b ）El-Centro 地震波（c ）HOLLYWOOD STORAGE 地震波（d ）天津地震波图10方案e 顶层扭转时程曲线Fig.10Torsion and time curve of top layer of scheme e由图9、图10可见，阻尼器布置越不对称，结构扭转程度越大.7结论1）单向地震作用，相对于传统的抗震结构，平面对称的建筑结构在摩擦阻尼器对称布置方案a 、方案b 、方案c 下，结构各楼层最大位移和层间最大位移角相均显著减小，能较好地抵抗、消耗地震能量，并且减震效果基本相同.因此，对于平面对称的框架结构，阻尼器在结构平面内宜对称布置，且只要楼层阻尼器的总阻尼不变，不论阻尼器采用何种对称布置方案，结构地震反应和减震效果就基本相同.由此可在实际工程中根据建筑和使用需要，合理调整阻尼器的平面布置位置.2）单向地震作用，平面对称的建筑结构在摩擦阻尼器非对称布置方案d 、方案e 下，相对于对称布置方案a 、方案b 、方案c ，其减震效果减弱，这是由于在地震作用下非对称布置阻尼器时框架结构产生了扭转效应，并且随着非对称程度的增大，结构扭转程度增大，减震效果逐步变差，甚至超过无阻尼结构的2223第3期地震作用.故在工程设计中，平面对称结构布置阻尼时，应避免非对称布置方式.因此，阻尼器在结构中平面布置时，应尽量使结构刚度中心和质量中心重合，不宜使结构刚度中心和质量中心偏差加大.参考文献［1］周云，徐彤，俞公骅，等.耗能减震技术研究及应用的新进展［J］.地震工程与工程振动，1999（2）：122-131.［2］周锡元，阎维明，杨润林.建筑结构的隔震、减振和振动控制［J］.建筑结构学报，2002（2）：2-12，26.［3］史春芳，徐赵东，卢立恒.摩擦阻尼器在工程结构中的研究与应用［J］.工程建设与设计，2007（9）：37-41.［4］FILIATRAULT A，CHERRY S.Performance evaluation of friction damped braced steel frames under simulated earthquake loads ［J］.Earthquake spectra，1987，3（1）：57-78.［5］彭凌云，周锡元.拟线性摩擦阻尼器性能试验与有限元分析［J］.建筑结构学报，2010，31（6）：188-194.［6］SHIRAI K，SANO T，SUZUI Y，et al.Development of friction damper with displacement dependent variable damping force characteristics［J］.AIJ Journal of Technology and Design，2012，18（38）：85-90.［7］朱军强，张泽鑫，张仁猛，等.新型压电摩擦阻尼器的有限元分析及试验研究［J］.地震工程学报，2015，37（2）：377-382.［8］胡强，陈劲飙，唐咸远.方钢管铅芯阻尼器性能研究［J］.广西科技大学学报，2017，28（2）：89-93.［9］李创第，高硕，葛新广，等.五参数Maxwell阻尼器耗能结构在有界噪声激励下随机响应解析解［J］.广西科技大学学报，2016，27（3）：1-7，32.［10］马真迪.波纹摩擦阻尼器的有限元分析及试验研究［D］.长春：长春工程学院，2017.［11］周圆兀，王囡囡.设置粘滞阻尼器结构的耗能减震分析［J］.广西科技大学学报，2015，26（2）：14-19.［12］张海龙，李大华.T形芯板摩擦阻尼器在高层钢框架结构振动控制中的研究［J］.安徽建筑大学学报，2016，24（1）：30-34.［13］孙飞飞，王述文，宋晓伟，等.多层框架结构中摩擦减震楼梯减震性能目标研究［J］.工程抗震与加固改造，2017，39（4）：1-10.［14］中国建筑科学研究院.建筑抗震设计规范：GB50011-2010［S］.北京：建筑工业出版社，2010.Analysis of the reasonable arrangement of friction dampers in frame structureplanesZHANG Min，WANG Dongzhuo（School of Civil Engineering and Architecture，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou545006，China）Abstract:The reasonable arrangement of friction dampers in frame structure planes is studied.Considering5types of arrangement of friction damper in frame structures under the excitation of transversal seismic actions，the seis⁃mic response analysis for reasonable arrangement of friction damper on the floor of the frame structures was carried out.The maximum storey displacement，storey drift angle and lateral displacement of the top of the frame struc⁃tures were studied.The results indicate that the damping effect of symmetrically-setting friction damper is almost the same，and the effect is significant；that the frame structure which has non-symmetrically-setting friction damper shows some torsional responses，the damping effect is poor，and the dampers'seismic response is even larger than that of the frame structure．Therefore，the arrangement of the damper in the structure should try to make the center of the structural stiffness coincide with the center of mass，and the deviation between the center of the structural stiffness and the center of mass should not be increased.Key words:damper；friction；frame；earthquake；finite element（学科编辑：黎娅）。
浅谈粘滞阻尼器在网架结构中不同布置位置的减震效果对比
浅谈粘滞阻尼器在网架结构中不同布置位置的减震效果对比浅谈粘滞阻尼器在网架结构中不同布置位置的减震效果对比摘要利用实际工程某体育训练馆为例进行网架结构消能减震控制研究，重点研究粘滞阻尼器变换布置位置时网架结构减震效果的不同，设置三种方案来进行分析，得出网架结构中布置粘滞阻尼器减震效果较好的位置。
关键字：网架结构，粘滞阻尼器，减震控制，布置方案中图分类号： TU356 文献标识码： A 文章编号：1.引言近年来随着物质水平与精神水平的提高，人们对建筑空间的需求也越来越大，所以大跨空间结构应运而生，而网架结构作为大跨空间结构中的一种，由于其良好的优越性更是成为了许多建筑的首选形式[1]。
虽然网架结构的抗震性能比一般的砌体及混凝土结构高，但却不得不承认：迄今为止却真实的发生了多例网架结构在地震作用下破坏的事故。
对结构进行减震控制主要有主动控制、被动控制及混合控制等，而被动控制因为其造价低、控制容易实现等优点，是在实际工程中应用最多的减震方法，被动控制又包括隔震和在架构中附加子系统如阻尼器等[2]。
本文结合实际工程某体育中心训练馆的网架结构的特点，在架构中加入粘滞阻尼器进行消能减震研究，其中重点分析将粘滞阻尼器布置在网架结构中不同位置时结构减震效果的不同。
2.粘滞阻尼器在网架结构中布置在不同位置处结构减震效果的不同本文尝试把粘滞阻尼器加在网架结构中不同位置，分析对比各结构减震效果的不同，取节点212及杆件362作为控制节点及控制杆件，经过时程分析，取其加入粘滞阻尼器前与加入粘滞阻尼器后的内力来进行分析比较。
其中各布置方案如下所示:方案1：阻尼器加在网架结构中部上弦上，加阻尼器30根，时程分析结果如图1所示：（a）节点212位移对比图（b）节点212速度对比图（c）节点212加速度对比图（d）杆件362轴力对比图图1 结构在无控与方案1中地震反应的对比图方案2：阻尼器加在网架结构中部腹杆上，加阻尼器30根，时程分析结果如图2所示：（a）节点212位移对比图（b）节点212速度对比图（c）节点212加速度对比图（d）杆件362轴力对比图图2 结构在无控与方案2中地震反应的对比图方案3：阻尼器加在网架结构周边腹杆上，加阻尼器30根，结构时程分析结果如图3所示：（a）节点212位移对比图（b）节点212速度对比图（c）节点212加速度对比图（d）杆件362轴力对比图图3 结构在无控与方案3中地震反应的对比图现把以上三种布置方案的减震效果汇总，其结果见表1及表2：表1 不同方案设置阻尼器的减震计算结果表2 不同方案设置阻尼器的减震率对比（%）通过3种方案加粘滞阻尼器的对比，可以得出以下结论：⑴在网架结构中加入粘滞阻尼器可以起到减小地震作用的效果，可看出网架结构的节点位移、速度、加速度及杆件轴力都得到了控制，有所减小，但阻尼器布置在不同位置处网架结构的减震效果不同。
粘滞阻尼器在建筑中布置原则
粘滞阻尼器在建筑中布置原则
粘滞阻尼器在结构中的布置方式原则主要有以下几点：
1)竖向布置以层间位移作为衡量标准，阻尼器宜设置在层间位移较大的楼层。
框架结构等以剪切变形为主的结构一般布置在下部楼层，剪力墙等以弯曲变形为主的结构一般布置在上部楼层。
当层间位移基本相等时，阻尼支撑适宜设置在结构的下部。
2)总体采用均匀、对称、分散的原则，粘滞阻尼器在建筑结构中一般在梁柱间安装，其工作效率与安装方式有很大的关系，受安装方式的直接影响。
实际工程应用中阻尼器一般安装方式有:单斜支撑、人字支撑、剪刀支撑、墙墩支撑。
支撑方式的选择应综合考虑其对建筑布局的影响。
单斜支撑结构简单、安装方便，但其对梁柱节点的影响较大；人字支撑对梁柱节点基本无影响，但要考虑其侧向稳定性；剪刀支撑阻尼效果较好，但对框架梁影响较大，容易引起框架梁片面外变形；墙墩支撑受力简单，相对其他三种方式自重较大，设计框架梁时需考虑其自重。
阻尼器安装应该在其邻近设备、结构构件安装结束后实施。
黏滞阻尼器在框架结构抗震加固中的应用与研究
黏滞阻尼器在框架结构抗震加固中的应用与研究摘要：近年来利用阻尼器对既有建筑结构进行减震加固得到了广泛关注。
本文建立了某实际4层框架结构的非线性模型，然后设置黏滞阻尼器（VFD），利用时程分析法对有、无控结构进行地震响应分析计算，得出该结构的耗能减震效果。
最后利用云图法，选取数条地震波对结构进行分析计算，对有、无控结构进行概率地震分析，通过对比概率需求模型、易损性曲线的差异分析黏滞阻尼器的耗能减震作用。
计算结果表明，通过对该结构设置若干VFD，结构的地震响应得到显著地减小，结构整体减震效果明显；有控结构的地震需求易损性曲线相较无控结构趋于平缓，表明VFD对该结构的耗能减震加固作用明显。
关键词：框架结构；黏滞阻尼器；非线性时程分析；云图法；结构概率地震需求分析耗能减震技术就是在结构的选定位置增设耗能装置，在小震作用下，耗能装置和结构一并处于弹性状态，可减小结构的地震响应，使结构主体处于安全范围，一旦出现大震，这些装置可以在结构破坏前率先达到屈服状态，来消耗大部分能量。
近年来利用耗能减震器对既有建筑结构进行减震加固得到了广泛关注。
1.消能减震的概念及耗能原理为了达到消震减能的目的，可以通过消能装置的安装来避免主体结构因地震能量而响应而造成的破坏，究其本质，消能减震技术是一种加固技术。
传统的抗震思路是进行“硬抗”，但却存在诸多的弊端问题。
而消能减震技术，则能够避免传统抗震加固的不足，通过“以柔克刚”的方式进一步达到抗震加固的效果。
从消能减震结构角度来看，其方式就是融入了减震控制思想，在原结构当中增加了消能减震装置，从而形成新的结构系统，图1对其进行了展现，通过图中资料的了解，无论是原结构还是消能减震装置，都是新结构系统的重要组成部分，并且在其中发挥了重要的作用。
相较于原结构而言，新结构系统在效能能力以及动力特征方面有自身的独特性，能够降低原结构承受的地震作用，这也是进行地震反应控制的一种有效方式，其目的是为了减少对主体结构造成的损害。
消能减震阻尼器的布置原则
消能减震阻尼器的布置原则
1. 结构分析，在布置减震阻尼器之前，需要对结构进行全面的分析，包括结构的类型、尺寸、质量、受力情况等，以确定减震阻尼器的类型和数量。
2. 布置位置，减震阻尼器的布置位置应该在结构受力集中的部位，比如建筑物的顶部或底部、桥梁的支座等，以最大限度地减少结构的振动。
3. 多样化布置，根据结构的特点和受力情况，可以采用多种类型的减震阻尼器，如摩擦型、液体型、弹簧型等，进行多样化的布置，以提高减震效果。
4. 综合考虑，在布置减震阻尼器时，需要综合考虑结构的整体稳定性、可操作性、维护成本等因素，以确保减震系统的可靠性和经济性。
5. 灵活性设计，在设计减震系统时，应该考虑到未来可能的结构变化和扩建，以确保减震系统具有一定的灵活性和可扩展性。
总的来说，消能减震阻尼器的布置原则是根据结构特点和受力情况，合理选择类型和布置位置，综合考虑稳定性、经济性和可操作性，以达到最佳的减震效果。
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阻尼器在框架结构中的优化布置分析
作者：田子波刘向军
来源：《建筑与装饰》2018年第02期
摘要针对地震作用对高层建筑的影响较大，提出在框架结构中布置阻尼器以减少地震作用对建筑物的损害。
以建筑设计的某工程案例为实际应用，对安装在框架结构中不同位置的阻尼器，通过PKPM软件输入不同类型的地震动，对比阻尼器安装在框架结构中的不同布置方式的数据（周期、位移等）进行计算分析，得出阻尼器优化布置方式。
结果表明：在结构中布置阻尼器的楼层，其层间位移和位移角显著减小，而未布置阻尼器的结构楼层，其层间位移角则相对比较大；其中逐层布置阻尼器的结构模型相比于只在底部布置阻尼器的结构，其层间位移角整体相对较小。
关键字阻尼器；层间位移；地震周期；优化布置；时程分析
在地震发生时，地震产生的地震能量会源源不断地向建筑物传输能量，当建筑结构接受了大量的地震能量，必然要通过能量的相互转换才能将能量传输出去结束振动。
传统的抗震体系就是增强建筑结构自身的抗震性能来抵抗地震对建筑物产生的影响。
即增强结构构件的承载能力，在结构构件破坏过程中消耗地震能量。
然而这种方式需要建筑结构产生塑性变形来消耗地震能量，建筑物会产生不同程度的破坏，由于地震的不可预测性和不可控制性，对建筑物的破坏程度也不同，当发生较强的地震时，建筑物产生较大程度的破坏，对人民的生命和财产产生较大的危害。
为了克服传统抗震体系存在的不足，在建筑过程中结构消能体系逐渐发展起来，结构消能减震体系就是通过将结构构件的设计成消能杆件或者在建筑结构中加设消能装置。
当发生地震时，消能构件或者消能装置会率先进入非弹性状态，产生较大的阻尼，消耗建筑结构输入的大量地震能量，减少地震能量对建筑物自身的破坏，确保建筑物在地震中的安全。
本文基于减隔震体系理论，对阻尼器布置在不同的位置进行弹塑性动力时程分析，并从结构的层间位移、层间剪力、地震周期等进行分析计算，综合评价了阻尼器对框架结构动力特性的影响[1]。
1 建筑消能减震技术原理
结构中设置阻尼器的振动方程：
等式中的每一项均是影响抗震设计的一个内容，也对应着我们进行抗震设计时的一种手段。
其中：M为结构质量；C结构阻尼；K结构刚度；为外部输入的地震振动。
以上四个变量是影响结构地震响应的主要参数，从上式可以清晰地看出，常规抗震设计中，一般是从调节结
构刚度入手。
而使用消能减震技术，可以同时改变结构的刚度和阻尼，而阻尼的增加带来地震力的减少并使得结构的刚度分布更加合理，有效地减少结构构件的尺寸，带来结构刚度和质量的减少，进一步减少地震作用[2]。
2 结构模型及方案设计
2.1 结构模型
结构模型为总高度35.4m的10层钢筋混凝土框架结构，结构平面示意图如图1所示，结构整体模型示意图如图2所示。
边跨7.2m，中间跨2.4m，间距8.4m；地下室一层标高3.3m，首层高4.0m，其余各层3.3m。
梁、板混凝土强度等级为C30，柱混凝土强度等级为C40。
边柱截面尺寸为600×800mm，中柱截面尺寸为600×700mm。
Y向框架梁截面尺寸为
300×700mm，X向框架混凝土梁截面尺寸为400×700mm，次梁截面尺寸为200×550mm，标准层板厚为110mm，顶楼板厚为120mm。
设计抗震信息分组为第三组，地震烈度为7度，场地类别为Ⅲ场地，设计基本地震加速度为0.1g[3]。
2.2 方案设计
针对图3结构模型所布置的阻尼器分别加载RH1TG025人工波、TH1TG025天然波和
TH052天然波（如图4所示），分别记录分析结构模型没有加设阻尼器的层间位移，结构模型在楼层底部到中间层加设阻尼器的层间位移和结构模型逐层布置阻尼器的层间位移数据变化情况，对比分析出结构模型逐层布置阻尼器对建筑结构抗震减震设计具有较好的作用效果[4-6]。
3 阻尼器对结构变形的影响
3.1 阻尼器对结构水平位移的影响
基于RH1TG025人工波、TH1TG025天然波和TH052天然波对结构模型的影响得出结构变形的最大水平位移（如图5所示），分析在不同地震中阻尼器的布置对结构最大水平位移的影响[7]。
根据上图数据比较可以看出：
（1）当结构没有布置阻尼器时，结构楼层最大位移比较大。
（2）当结构1到5层布置阻尼器时，结构各楼层最大位移相比没有布置阻尼器的楼层最大位移减少很多，作用效果比较明显。
（3）当结构逐层布置阻尼器时，结构楼层最大位移相比在1到5层布置阻尼器的楼层最大位移整体稍有减少，特别是在楼层上部，楼层最大位移减少相对较为明显[8]。
3.2 阻尼器对结构层间位移角的影响
基于RH1TG025人工波、TH1TG025天然波和TH052天然波对结构模型的影响得出结构变形的层间位移角（如图6所示），分析在不同地震中阻尼器的布置对结构层间位移角的影响。
根据上图数据比较可以看出：
（1）当结构没有布置阻尼器时，结构楼层最大层间位移角比较大。
（2）当结构1到5层布置阻尼器时，结构各楼层最大层间位移角相比没有布置阻尼器的楼层最大层间位移角减少很多，作用效果比较明显。
（3）当结构逐层布置阻尼器时，结构楼层最大层间位移角相比在1到5层布置阻尼器的楼层最大层间位移角整体稍有减少，特别是在楼层上部，楼层最大层间位移角减少相对较为明显[9]。
4 结束语
阻尼器的布置能够有效地加强建筑结构减震抗震的能力，有效地减少建筑结构水平位移和层间位移角。
当楼层未布置阻尼器时，楼层的位移较大，有时会出现最大位移超出相应的结构抗震规范数值；当只在结构底部布置阻尼器时，其建筑结构整体相对位移明显减少，但其上部位移值相比逐层布置阻尼器时上部位移值略有偏大。
随着阻尼器布置层数的增多，结构上部楼层水平位移减少，建筑结构的最大水平位移和最大层间位移角随着阻尼器布置层数的增加而减少。
因此，在建筑结构当中布置阻尼器时，应该逐层布置，避免阻尼器布置不连续和中断。
参考文献
[1] 周云，汤统壁，邓雪松，等.耗能减振结构基于性能简化抗震设计方法研究[J].土木工程学报，2008，41（6）：14-21.
[2] 欧进萍，吴斌.耗能减振结构的抗震设计方法[J].震动工程学报，1998，18（2）：202-209.
[3] 朱礼敏，钱基宏，张维嶽.大跨空间结构中黏滞阻尼器的位置优化研究[J].土木工程学报，2010，（10）：22-29.
[4] 熊仲明，王佳，郭瑜.基于耗能减震结构耗能装置的优化设置的研究[J].西安建筑科技大学学报，2011，43（2）：166-171.
[5] 李宏男，曲激婷.基于遗传算法的位移型与速度型阻尼器位置优化比较研究[J].计算力学学报，2010，27（2）：252-257.
[6] 周云，徐赵东，邓雪松.粘弹性阻尼结构中阻尼器的优化设置[J].世界地震工程，1998，（3）：15-20.
[7] 孙黄胜，陈士海，施卫星.黏滞阻尼器连接相邻结构减震优化分析[J].世界地震工程，2010，26（1）：207-211.
[8] 魏链，王森.论高层建筑结构层间位移角限值的控制[J].建筑结构，2006，（s1）：49-55.
[9] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.。