浅谈消能减震结构
【建筑防灾】消能减震技术
【建筑防灾】消能减震技术消能减震技术的工作原理消能减震加固方法就是通过在结构上安装消能减震装置来达到抗震加固目标的新方法。
消能减震加固结构在风载和中、小震作用下，结构体系具有足够的抗侧移刚度以满足结构正常使用要求；在强烈地震作用时，随着结构侧向变形的增大，耗能（阻尼）减震器率先进入耗能状态，大量耗散输入结构的地震能量，并迅速衰减结构的地震反应，使主体结构避免或延迟出现明显的非弹性变形，确保结构的安全性。
结构消能减震加固即是在结构物的某些部位（如支撑、剪力墙、节点、联结缝或连接件、楼层空间、相邻建筑间、主附结构间等）设置耗能（阻尼）装置（或元件），通过消能（阻尼）装置产生摩擦、弯曲（或剪切、扭转）弹塑（或粘弹）性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构的地震反应。
传统的结构抗震体系是把结构的主要承重构件(梁、柱、节点)作为消能构件，地震中受损坏的是这些承重构件，甚至导致房屋倒塌。
而消能减震体系则是以非承重构件作为消能构件或另设阻尼器，它们的损坏过程是保护主体结构的过程，所以是安全可靠的。
基本类型阻尼器的介绍目前，研究开发的消能减震装置种类很多，可以按消能装置与位移和速度的相关性来分，可以按装置的耗能材料分，可以按装置的耗能机制来分，可以按装置的受力形式分。
目前常用的有金属阻尼器、粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器。
（a）金属阻尼器-软钢阻尼器（b）金属阻尼器-防屈曲耗能支撑（c）粘滞阻尼器（d）粘弹性阻尼器消能减震技术应用范围耗能部件属非承重构件，其功能仅在结构变形过程中发挥耗能作用，而不承担结构的竖向承载作用，即增设耗能部件不改变主体结构的竖向受力体系，故消能减震加固技术不受结构类型、形状、层数、高度等条件的限制，应用范围广阔，凡不需要提高竖向承载力而抗侧刚度不足的结构都可以采用消能减震加固方法。
由于耗能器是因两端产生相对速度或相对位移而产生滞回变形耗能的，相对运动速度越大或相对位移越大，耗能则越多。
浅谈BRB消能减震结构体系设计方法及应用
摘要:屈曲约束支撑构件(Buckling Restrained Brace———简称BRB)以其良好的整体稳定性及滞回耗能性能优越，被广泛的应用于消能减震结构及既有建筑结构的抗震加固中。
本文在总结消能减震建筑设计理论及方法的基础上，通过对某工程进行消能减震加固设计，对加固后结构选取合理性能目标，具体阐述了应用PKPM 系列软件采用理论简化设计方法进行消能减震设计的步骤，并采用ETABS 2013对加固后消能减震结构体系进行快速非线性分析（Fast Nonlinear Analysis Method———简称FNA 法），验证理论简化设计方法的合理性，为从事屈曲约束支撑消能减震结构设计工程人员提供一定的参考资料。
关键词:屈曲约束支撑等效线性化假定FNA 消能减震结构1概述屈曲约束支撑（Buckling Restrained Brace———简称BRB）主要由内芯耗能单元，外围约束单元与两者之间的缝隙或无粘结材料组成。
内芯单元为钢芯，截面形式多为“一”形、“十”形、“H”形等多种形式[1]；外围约束单元多为纯钢构件或钢管混凝土构件；无粘结材料有硅胶板，橡胶板等多种材料。
屈曲约束支撑体系主要由内芯单元承受轴力，外围约束单元为内芯单元提供侧向刚度，防止内芯单元在轴向压力作用下发生屈曲，在轴向拉伸、压缩受力状态下，屈曲约束支撑比普通钢支撑能够表现出更加饱满的滞回曲线，体现优良的滞回耗能性能，因此被广泛的应用于实际工程项目中。
基于以上BRB 拥有的良好的整体稳定性及滞回耗能性能优越，越来越多结构设计人员采用BRB 构件作为主要消能减震构件对结构进行性能化设计，将结构抗震设计方法由传统抗震结构设计方法转变为消能减震结构设计方法。
鉴于现阶段大多设计公司及设计院采用的结构设计软件为PKPM 系列软件，该软件由于不能模拟BRB 构件非线性性能，即其实际本构模型，故对BRB 提供的附加阻尼比不能准确计算，所以不能直接应用该软件对BRB 消能减震结构进行设计。
浅谈消能减震技术在工程结构抗震加固中的应用
浅谈消能减震技术在工程结构抗震加固中的应用安徽建筑浅谈淌能减震技术在工程结构抗震加.固中的应用2007年第3期——6路(中国建筑科学研究院工程抗震研究所，北京100013)摘要:文章主要论述了消能减震技术在现代工程结构抗震加固中的应用•并通过算例介绍了减震结构的振型分解反应谱分析方法.供工程设计人员参考.关键词:工程结构;抗震加固方法;消能减震中图分类号：TU352J1文献标识码:B 文章编号:1007—7359(2007)03—0080—03 TheApplicationofEnergyDissipationSystemtoSeismicStrengthening ofEngineeringStructureMaLu (InstituteofEarthquakeEngineering,CABR,Beijing 100013,China) Abstract:Inthispaper,dampingtechnologybyenergydissipationfortheseismi cstrengtheningofengineeringstructureisespeciallydiscussed,whichisareferenceforengineeringdesigners,andtheMARSmethodaboutenergydissip ationstructureisexplainedthroughanexampleanalysis.Keywords:structure;seismicstrengthening;dampingbyenergydissipation1概述随着我国经济建设的快速发展，对原有建筑进行改造再使用的需求大大增加,使用要求也不断提高.目前，国内各科研单位及工程院校广泛开展了关于加固的课题研究，工程界也己掌握并应用了多种加固技术手段，在加固设计和施工方面取得了定的成果.然而，由于我国属于地震多发国家,必然要求在进行建筑物进行加固的同时使工程结构达到国家现行抗震规范的设防标准，这无疑增加了技术难度.根据初步调查，我国12个抗震防灾重点地区和重点城市共有1.69x109m:建筑,其中6.4x10am:需要加固.所以加快抗震加固新方法的研究，对于提高工程结构的加固质量,增加经济效益，减轻地震灾害，具有极其重大的经济意义和现实意义.近年来，消能减震技术在我国首先被应用于结构的抗震加固上,在结构中放置一定数量的消能设备，当结构遭遇多遇地震作用时，通过增加结构体系的阻尼以减小结构地震反应.当结构遭遇强震作用时，消能装置率先进入弹塑性状态耗散掉大量的地震能量，从而使主体结构免遭破坏.抗震加固的内涵是结构加固而非构件加固，因此在确定结构抗震加固方案时首先应考虑整体加固方案.在掌握了结构加固的基木原理的基础上，应针对具体结构的不同特点,通过多方而比较灵活选择各种加固方法.2消能减震技术在工程结构抗震加固中的应用在建筑中附加耗能装置，耗能装置和主体结构一起工作，共同吸收和耗散地震输入的能量,相当于给原结构增加了附加阻尼.结构在小震或风载作用下，消能装置与原结构处于弹性收稿H 期:2006—12—25工作状态，结构的刚度，强度和舒适度均满足正常使用要求;在强震或强风作用下,耗能装置先进入非弹性状态，产生较大的阻尼，吸收和耗散了大量的地震能量，使主体结构的动力反应减小,达到减震目的•因此，消能减震体系被广泛用于建筑，桥梁等各种结构的抗震和抗风，以及旧有建筑物抗震性能的改善等方而.2.1阻尼器的种类目前己开发和应用了多种耗能装置，一类是耗能构件，包括偏心钢支撑，方框(圆框)支撐和带竖缝剪力墙等;另一类是阻尼器耗能体系，包括粘性和粘弹性阻尼器，摩擦阻尼器，金属阻尼器，调频质量阻尼器(TMD),粘滞阻尼器等.其中粘滞或粘弹性阻尼器属于速度相关型阻尼器;金属型或摩擦型阻尼器属于位移相关型阻尼器.实际应用较广的是粘性和粘弹性阻尼器，粘滞阻尼器，摩擦阻尼器，金属阻尼器.2.1.1粘弹性阻尼器粘弹性阻尼器通常是由粘弹性材料放入钢板之间并预压紧而组成，在拉压粘弹性阻尼器时，通过粘弹性材料的往复剪切变形来耗散能量.常用的粘弹性材料有沥青橡胶组合,橡胶，超塑性硅氧橡胶.粘弹性阻尼器具有性能可靠，造价低,安装方便等优点，影响其性能的主要因素为振动频率和环境温度.粘弹性阻尼器己被广泛应用于土木工程领域.2.1.2粘滞阻尼器粘性流体阻尼器是由一个装有粘性流钵材料的油缸活塞组成,粘性流体材料为高浓度高粘滞性的有机硅树脂和硅油，活塞上有很多小孔，有时活塞与油缸留有间隙，利用活塞推动缸中的液体通过孔口而产生阻尼•粘性流体阻尼器具有能在宽频域范围内使结构保持粘滞线性反应，对温度不敏感,冲程和2007N0.3结构设计与研究应用输出力大，工作性能稳定可靠等优点，其发展前景在土木工程领域越来越被看好.2.1.3摩擦阻尼器摩擦阻尼器是由摩擦金属片在一定的预紧力下组成的机构，其原理是通过摩擦阻尼器往复滑动产生的滑动摩擦力做功耗散能量,从而达到消能减震的目的.摩擦阻尼器种类较多，常用的摩擦界而有钢与钢，黄铜与钢等•摩擦阻尼器摩擦力大小易于控制，可通过调节预紧力大小来控制，其性能对环境温度及摩擦生热不敏感.摩擦阻尼器具有构造简单，制作容易和造价低,摩擦力与频率和振幅无关等优点;缺点是在屈服滑动发生以前，阻尼器不发挥作用，摩擦面摩损腐蚀需维修和保护. 2.1.4金属阻尼器1972年Kelly等人提岀利用某些金属具有的弹塑性滞回变形而耗散能量.金属阻尼器主要包括软钢屈服阻尼器,铅挤压阻尼器，记忆合金阻尼器等类型.2.2阻尼器的安放部位对于工程结构而言,阻尼器一般主要有以下几个安放部位.①工程结构的支撐处.支撐和阻尼器一起构成消能支撐. 常见的形式有单斜杆支撑，交叉支撐以及偏心支撐.②在结构梁柱节点或梁节点处设置，形成各种消能节点.③大型屋盖和柱头间的连接•屋盖和柱头的连接，可能是较接，也可能是允许自由滑动的支座•这一部位安放阻尼器不仅可以增加整体结构的阻尼，还可以大大限制屋盖和柱子间的相对位移，对大风和地震都可以起到很好的减震作用.④三较接门式刚架的上部较接处.为了考虑屋盖部分的可能温度变形,上部较接处可能并不设在屋顶当中，而是设在屋盖部分和柱子的较接处.这一连接处，允许温度等荷载作用下的缓慢变形，在大风和地震时，也就是可能的最大变形处，安置阻尼器的效果应该是很理想的.⑤大型屋盖中.在大型屋盖上,可能最大的位移或变形处，用阻尼器取代原来的一些超静定多余杆，或另加阻尼器的办法，会加大屋盖的阻尼比,减少其地震力和地震反应.2.3减震结构的分析方法231振型分解反应谱法耗能部件附加的有效阻尼比按下式计算:c,（4仃），其中:为所有耗能部件在结构预期位移下往复一周所消耗的能量;为设置耗能部件的结构在预期位移下的总应变能.不考虑扭转影响时，消能减震结构在水平地震作用下的总应变能估算为：&】〜）/2,其中:为质点的水平地震作用标准值；u为相应于的位移.速度相关型的消能阻尼器在水平地震作用下所消耗的地震能量估算为:W=（27T2/Tl）》Cjcos20〜A.2j,其中:T 为消能减震结构的基木自振周期;C,为第j个阻尼器的线性阻尼系数;oi•为第个阻尼器的放置方向与水平面的夹角；△为第个阻尼器的两端相对位移.结构的总阻尼比+, 其中:基为结构自身阻尼比，对于钢结构取0.02,对于钢筋混凝土结构取0.05.算得结构总阻尼比后，按现行规范计算结构的81地震作用，进行结构设计.2.3.2时程分析法时程分析法是对反应谱法分析计算的补充.时程分析法计算消能减震结构的地震作用时,根据结构中安装阻尼器的类型,选择对应的计算模型，如凯尔文模型或麦克斯韦模型等.在小震或中震作用下的结构构件处于弹性状态，在大震作用下的结构构件的弹塑性恢复力取双线性或三线性等模型•输入地而加速度记录应按烈度，设计地震分组和场地类别，选取3条与设计反应谱形状特征相对应的实际地震波和以设计反应谱为目标谱拟合1条人工地震波.时程分析法由计算机软件来完成,目前常用的有美国的SAP2000系列和ETABS系列程序等. 运用时程分析法除了可对结构在小震作用下的内力和变形进行验算，检验其是否满足构件强度设计要求和层间弹性位移角的限值，还可以进行罕遇地震作用下结构薄弱层或薄弱部位的判断.F • H368X3 00 X1 OX 16H368x3 OOxlOx 16H368x300xl0x 16x82x888 器8Z由岛圆m68x300xl0xl6r/至8x3..8,.H368x300xl0xl6 量x宝x88nx器Z 国二,160006000600018000圈12.4振型分解反应谱法的算例算例:2层钢框架，在第一层安装金属阻尼器支撐,9度,111 类场地第二组.求结构大震下的位移反应.①无阻尼器结构的质量和刚度矩阵为：r768nlr2688—114 l}lxl 0kg,}lkN/cm 10329411 一1164936』由质量矩阵和刚度矩阵可计算得到结构的第一周期:T=0.689s 对于罕遇地震III类场地第2组:0.55+0.05=0.6s对于罕遇地震下的钢结构，结构基木阻尼比可取为5%.L4,ct=ct 一x结构等效总重力荷载为：G = 1 ・4X0・85X(768.6+329・4)X 10=-9340kN底部剪力为：l(=ctG= 1.24x9340= 11582kN:FEK=6236kN,F2:rE=5346kN) 页%o第求转要下形变性塑弹足满能不nOOII •2安徽建筑锈斑，必要时可再刷一层防锈底漆.在喷涂钢结构防火涂料时，喷涂的厚度必须达到设计值，节点部位宜适当加厚•当遇有下列情况之一时,涂层内应设置与钢结构相连的钢丝网，以确保涂层牢固:承受冲击振动的梁；设计厚度大于40ram时;粘结强度小于0.05MPa的涂料;腹板高度大于1.5m的梁.2.1.2封蔽法封蔽法就是在钢结构表而做耐火保护层,将构件包封起来，其具体做法如下.①用现浇混凝土作耐火保护层.所使用的材料有混凝土，轻质混凝土及加气混凝土等.这些材料既有不燃性，又有较大的热容量，用作耐火保护层能使构件的升温减缓.由于混凝土的表层在火灾高温下易于剥落,可在钢材表而加敷钢丝网，进步提高其耐火的性能.②用砂浆或灰胶泥作耐火保护层.所使用的材料一般有砂浆，轻质岩浆,珍珠岩砂浆或灰胶泥，蛭石砂浆或石灰胶泥等. 上术材料均有良好的耐火性能，其施工方法常为金属网上涂抹上述材料.③用矿物纤维，其材料有石棉，岩棉及矿渣棉等.具体施工方法是将矿物纤维与水泥混合，再用特殊喷枪与水的喷雾同时向底子喷涂，构成海绵状的覆盖层,然后抹平或任其呈凹凸状. 上述方式可直接喷在钢构件上，也可以向其上的金属网喷涂，且以后者效果较好.④用轻质预制板作耐火保护层.所用材料有轻质混凝土板,泡沫混凝土板，硅酸钙成型板及石棉成型板等等，其做法是以上述预制板包覆构件，板间连接可采用钉合及粘合.这种构造方式施工简便而工期较短，并有利工业化.同时，承重（钢结构）与防火（预制板）的功能划分明确，火灾后修复简便且不影响主体结构的功能，因而具有良好的复原性.2007年第3期2.1.3水淋法水淋法是在结构顶部设喷淋供水管网,火灾时，自动启动（或手动）开始喷水，在构件表而形成一层连续流动的水膜，从而起到保护作用.2.2疏导法疏导法就是采取一定的措施，将钢结构中的热量导走或消耗掉，使构件温度不至于升高到临界温度,从而起到保护作用.疏导法目前采用的主要是充水冷却法.该方法是在空心封闭构件中（主要是柱）充满水，火灾时构件把从火场中吸收的热量传给水,依靠水的蒸发消耗热量或通过循环把热量导走，构件温度便可保持在IOO~C左右.从理论上讲，这是钢结构保护最有效的方法.只要补充水源,维持足够水位，构件吸收的热量将源源不断地被耗掉或导走.冷却水可由高位水箱或供水管网或消防车来补充.3结束语目前，高层钢结构建筑日趋增多，尤其是一些超高层建筑，采用钢结构材料更为广泛.高层建筑一旦发生火灾事故，火不是在短时间内就能扑灭的，这就要求在建筑设计时，加大对建筑材料的防火保护，以增强其耐火极限，并在建筑内部制订必要的应急方案，以减少人员伤亡和财产损失.随着新材料，新工艺的不断出现，钢结构防火措施一定会做得更好.参考文献[1JGBJ16—87,建筑设计防火规范[s].北京:中国计划出版社,2001.[2JGB50045—95,高层民用建筑设计防火规范[s].北京:中国计划岀版社,1997.[3JGB14907—94,钢结构防火涂料通用技术条件⑸.北京:中国标准出版社,1994.[4]李国强.钢结构防火设计方法的发展[J】_钢结构,2000(3).(上接第81页)②根据实验曲线可得，单根轴向刚度为4092kN/cm.支撑倾角:a:tg(5.5/6)=42.5.支撑水平刚度为:4092X(cos42.5)z=2224kN/cm安装两支支撑后的结构刚度矩阵为：『7136—116464936kN/cm由质量矩阵和刚度矩阵•可计算得到结构的周期为：T-0.469S.底部剪力为:K 一G 岫:1.4x9340= 13076kN :F~K=7041kN,:季F~K=6035kN工G.Hi》G.H.愿}cm经反复迭代计算后得到:xj/=K}:4...3..}cm,最后两~4.340-4.28=4.7%在5%以内，满足弹塑性变形要求.3结语在进行抗震加固时，首先要根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)确定相应的地震动参数，然后针对工程结构的具体问题,选择合理的加固方案，既要确保有效地提高结构综合抗震能力，又要满足经济，合理的要求.对己有建筑进行加固改造，既可以节省投资，又可以达到新的使用要求，使大批旧建筑焕发新的活力.参考文献［1］郑久建•粘滞阻尼减震结构分析方法及设计理论［D】•中国建筑科学研究院博士学位论文,2003.［2］中国建筑科学研究院工程抗震研究所.首都圈大型公共建筑抗震加固改造综合技术研发与工程实践［MJ.2002.［3］薛彥涛，等.液体粘滞阻尼消能器减震结构设计方法【JJ.建筑科学,2003(3).［4］欧进萍，吴斌，龙旭.耗能减振结构的抗震设计方法啪.地震工程与工程振动,1998(2).。
高层建筑消能减震
高层建筑消能减震在现代城市的天际线中，高层建筑如同一颗颗璀璨的明珠，展现着人类建筑技术的伟大成就。
然而，随着高度的增加，这些建筑面临着更为严峻的挑战，其中地震等自然灾害带来的威胁不容忽视。
为了确保高层建筑在地震中的安全性和稳定性，消能减震技术应运而生，并逐渐成为建筑抗震领域的重要手段。
消能减震技术的原理并不复杂，但却蕴含着深刻的科学道理。
简单来说，它就像是给高层建筑安装了一套“缓冲装置”，能够在地震来临时有效地吸收和消耗地震能量，从而减轻结构的振动响应，保护建筑主体不受严重破坏。
想象一下，地震波就像汹涌的海浪，而消能减震装置则是一道坚固的防波堤，将海浪的冲击力大大削弱。
常见的消能减震装置有很多种类，比如金属阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器等。
金属阻尼器利用金属材料的塑性变形来耗散能量，就像是一个坚韧的“战士”，在压力下不屈不挠地抵抗着地震的冲击。
粘滞阻尼器则通过液体在孔隙中的流动产生阻尼力，如同一个灵活的“舞者”，随着地震的节奏优雅地化解能量。
摩擦阻尼器依靠接触面的摩擦力做功来消耗能量，恰似一位稳重的“卫士”，牢牢地坚守着防线。
这些消能减震装置在高层建筑中的布置位置也十分讲究。
一般来说，它们会被安装在结构的关键部位，如框架的节点、剪力墙的端部等。
通过合理的布局，可以使整个结构在地震作用下受力更加均匀，避免出现局部薄弱环节。
而且，不同类型的阻尼器还可以组合使用，发挥各自的优势，达到更好的减震效果。
消能减震技术在高层建筑中的应用带来了诸多显著的优点。
首先，它能够有效地提高建筑的抗震性能，降低地震破坏的风险。
在强震作用下，采用消能减震技术的高层建筑往往能够保持主体结构的完整性，减少人员伤亡和财产损失。
其次，与传统的抗震设计方法相比，消能减震技术可以减小结构构件的尺寸，增加建筑使用空间，提高建筑的经济性。
此外，消能减震装置的安装通常不会对建筑的外观和使用功能造成太大影响，具有较好的适用性。
然而，消能减震技术的应用也并非一帆风顺，它面临着一些挑战和问题。
消能减震结构施工技术
浅谈消能减震结构施工技术【摘要】：本文主要针对结构的消能减震是结构的新思路，及其当前常用消能装置与实用对象。
文章就消能减震结构的思想及其在工程中的应用进行了研究。
【关键词】：消能减震；耗能装置；结构抗震；施工技术消能减震是工程减震控制技术中的一种被动控制技术,它已成为一种崭新的结构体系。
消能支撑框架结构就是通过对框架结构作特殊构造或附设控制装置,借助这些装置在结构振动中的变形或运动,耗散地震输入结构的大部分能量,确保主体结构在大震中不受破坏,试验分析表明它具有较好的抗震效果。
1消能减震结构的概念消能减震结构的基本思想就是在结构中设置一些一般情况下不承担垂直作用的日常荷载的耗能部件，当结构受到水平荷载作用时，这些部件分担部分荷载，并通过部件内部的零部件之间的相互运动耗散外荷载作用的动能，减小结构对其作用的效应。
消能减震的力学原理就是在结构会产生相对运动的部位增设一些阻尼器之类的消能装置，当结构受到地震作用时，这些阻尼器在结构相对运动的强迫作用下，产生抵抗结构相对运动的阻力运动，这些阻尼力在运动过程中做功，通常以导致阻尼器发热而耗散掉部分结构相对运动的能量，从而减小结构的地震响应，即减小结构的损坏或保证结构的正常使用功能。
但是，这种消能减震的抗震设计理论和实践仅是近十几年的事情，还未见有经受严重地震考验的实例，也没有这类结构承受地震作用时动态实测资料，人们对这类结构在地震作用下动态行为的认识还不全面，对其真实抗震能力的认识还是很肤浅的。
另外，消能减震结构的分析计算和合理设计的理论方法还不是很完善，值得进一步深入讨论。
2消能减震结构的分类消能减震装置的类型很多，但按其抵抗相对运动消能的直接相关联参数而言，可分为位移相关型与速度相关型两大类，或是由它们组成的复合型。
下面分别作一些简单叙述。
1.位移相关型消能装置（1）金属阻尼器。
金属阻尼器通常又分为软钢阻尼器和记忆合金阻尼器两种。
软钢阻尼器利用软钢较好的屈服后性能和进入塑性范围后的良好滞回特性，达到耗能减震的目的。
消能减震结构体系的优点
消能减震结构体系的优点
随着人们对建筑安全意思的提高，越来越多的建筑采用消能减震结构体系。
图为：蓝科减震产品-屈曲约束支撑
消能减振结构体系与传统抗震结构体系相比，具有很多优越性:
①安全性:阻尼器作为非承重的消能构件或消能装置，在强震中能率先消耗地震能量，迅速衰减结构的地震反应并保护主体结构和构件免遭破坏，确保结构的安全。
根据有关振动台试验的数据，消能减振结构的地震反应比传统结构降低40%~60%。
图为：蓝科减震产品-摩擦阻尼器
②经济性:消能减振结构是通过“柔性消能”的途径减少结构的地震反应，因而可以减少抗侧力结构构件的设置，减少结构断面和配筋，并提高结构抗震安全度;在高烈度区采用减振技术的结构可节约造价5%~10%。
用于旧建筑物的抗震加固，则可节约造价10%~60%。
③技术合理性:结构越高、越柔，消能减振效果越显著因此结构消能减振技术在工程实践中得到了越来越广泛的发展和应用。
以上就是蓝科为您分享的消能减震结构体系的几点优点。
关于消能减震子结构的研究
关于消能减震子结构的研究
在过去,结构设计人员对抵抗地震作用的理念和设计方法的思想主要是依靠构件(梁、柱)自身的强度和塑性变形能力。
随着抗震理论和技术的发展,耗能减震技术逐渐被各国的专家学者所认可。
尽管消能减震技术前景广阔,但目前对大多数设计人员来讲还十分陌生。
消能子结构通常是指耗能装置被安装处的那榀梁柱框架。
发生地震时,耗能器能否充分发挥其工作效率,子框架的强度起到了十分巨大的作用。
由于子框架的强度关乎耗能器能否充分发挥其消能的责任,故对其进行加强是必要的。
本文研究消能减震子结构主要研究内容如下:首先,概述了消能减震力学原理和设计方法。
其次,提出了优化时程波的主要峰值加速度,并通过对比滞回曲线和内力值验证其可行性。
从而在不影响计算精度的前提下有效地缩短了弹塑性时程分析计算时间。
第三,通过一个5层钢筋混凝土框架结构,在其主体相同位置处分别布置金属阻尼器和黏滞阻尼器,支撑形式采取人字钢支撑和墙式支撑形式。
并分别在两种支撑上将子框架梁设铰与不设铰进行配筋验算和对比。
得出了子框架梁配筋采取不设铰模型,梁内力最大值进行配筋加强的方法。
因子框架梁的弯矩和剪力均不可出现在同一时刻,故此时的配筋是偏保守,偏安全。
第四,提出了利用有限元软件的截面编辑器和EXCEL图表工具确定PM 柱曲线包络配筋的方法。
并利用模型弹塑性分析提取的内力值验证了此方法,从而简化了子框架柱的配筋验算。
建筑结构消能减震概述(2020.3.2)
周期。
周期比问题
设计实例-建筑图-支撑布置位置
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设计实例-计算分析
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设计实例-支撑设计
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设计实例-支撑设计图、计算书
设计图：1.设计说明 2.平面布置图 3.立面布置图 4.节点示意图
绘制基础（1.设计院详细结构图纸（较准确）、2初步图纸或模型
（不准确））
计算书：支撑验算、节点验算
(
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往复加载，每个变形
幅 值 循 环 加 载 3 次 。 -1/100
小吨位屈曲约束支撑：屈服承载力低于200吨、长度小于4m
屈曲约束支撑性能试验
目录
• 消能减震的类型概述 • 屈曲约束支撑 • 剪切阻尼器（屈曲约束支撑型阻尼器） • 屈曲约束耗能墙 • 粘滞阻尼器 • 隔震 • 结束语
剪切阻尼器设计图
普通钢板剪力墙
防屈曲耗能钢板墙
防屈曲耗能钢板墙
➢不会发生面外屈曲的钢板剪力墙，由承受水平荷载的钢 芯板和防止芯板发生面外屈曲的部件组合而成。 ➢主要依靠芯板的面内整体弯剪变形来平衡水平剪力。作 为核心抗侧力构件，芯板以钢板制成， ➢通过剪力键与面外约束部件相连，防止芯板面外屈曲， 使钢板墙的受剪屈曲临界荷载大于其抗剪屈服承载力。 ➢只会发生剪切屈服而不是剪切屈曲，改善耗能能力。 ➢面外约束板件还可以作为钢板墙的防火保护。
支撑的发展
• 普通中心支撑
支撑受压屈曲，结构刚度迅速下降、承载力低，耗能 性能差
• 偏心支撑
偏心支撑通过偏心梁端耗能，耗能性能较好，但震后 修复困难，且支撑刚度不能完全发挥
• 屈曲约束支撑
支撑不会屈曲，且保护梁柱构件不破坏，支撑刚度和 强度完全发挥
普通支撑的破坏
建筑结构抗震设计第六章隔震与消能减震设计简介大学课件
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15、我就像一个厨师，喜欢品尝食物。如果不好吃，我就不要它。2021年8月下午8时8分21.8.1620:08August 16, 2021
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16、我总是站在顾客的角度看待即将推出的产品或服务，因为我就是顾客。2021年8月16日星期一8时8分22秒20:08:2216 August 2021
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17、利人为利已的根基，市场营销上老是为自己着想，而不顾及到他人，他人也不会顾及你。下午8时8分22秒下午8时8分20:08:2221.8.16
液压质量控制装置—由液压缸、活塞、管路和质量块构成，当结 构由地面运动产生振动时，油缸的活塞推动管路中的液体，使液体和 质量随之振动。结构的一部分振动能量传递给了该系统。
粘弹性耗能装置—由粘弹性材料和约束钢板构成，通过夹在钢板 之间的粘弹性材料发生剪切变形而耗散能量。
粘滞耗能装置—由缸体、活塞、和液体构成，活塞在缸体内往复 运动，粘滞液体从一端流向另一端产生阻尼力，阻碍结构的振动。
提出的隔震结构(Base-isolated building )方案。这种隔震结构在建筑
物结构与基础之间用滑石层隔开，地震 时建筑物可以滑动。
中村太郎的隔震结构 右图是中村太郎于1927年提出的隔震结
构方案。在这种隔震系统中已使用阻尼泵来 耗散地震动的能量，并且在该建筑地下层柱 的上下端采用铰接构造，建筑物可以水平自 由移动。
中南加州大学医院（隔震结构） 橄榄景医院（抗震结构）
中南加州大学医院
地下一层，地上7层，建筑面积：33000平方米；占地：4100平米； 最高高度：36。0m；铅芯多层橡胶隔震器68个，多层橡胶隔震器81个。
中南加州大学医院在这次地震及其其后的余震中，6-8英尺高的花瓶 等没有一个掉下来，建筑物内的各种机器等均未损坏，医院功能得到维 持，成为防灾中心，起到十分重要的作用。
浅谈建筑结构的隔震_减振和振动控制(精)
2011NO .13 China New 中国新技术新产品建筑技术浅谈建筑结构的隔震、减振和振动控制吴嘉强(重庆中科建设 (集团有限公司, 重庆 401120一、建筑结构的隔震与消能减振原理分析传统的建筑结构建设以“ 小震震不坏、设防烈度可修、大震震不倒” 为建筑设计的设防标准, 建筑结构主要依靠其结构变形吸收、消耗地震带来的能量。
按这种设防标准设计的建筑结构在遇到小、中型地震时, 依赖结构吸收、消耗地震带来的能量具有可行性。
这种建筑结构在设计时虽然采取严格的设计,但在遇到超过设计所能抵抗的大地震时,仍不能保证建筑结构的安全。
这也使得很多专家致力于寻找在各方面优于传统建构结构设计的新体系。
(一建筑结构的隔震原理基础建筑结构的防震体系通过对隔震层得设置, 将建筑结构分为三部分:上部结构、隔震层、下部结构。
这样由地震释放出的能量先经下部结构传输到隔震层,再由隔震层隔震装置吸收、消耗大部分地震能量后, 将仅有的少部分地震能量上传到上部结构。
建筑结构隔震层的设计改变了建筑上部结构的周期,从而降低了上部结构对地震的反应,进而确保了上部结构即使在遇到强烈地震时也仍处于弹性状态,甚至能保持在自然弹塑性变形的初期状态。
(二耗能减振结构原理耗能减振结构,是指在建筑结构抗侧力构件中, 通过设置耗能部件来实现耗能减振的。
当建筑结构承受地震带来的能量时,耗能装置和耗能部件通过产生弹塑性来滞回变形, 从而, 吸收、消耗地震带来的巨大能量, 减少主体建筑结构受地震巨大能力的影响, 进而达到减振、控震目的, 这与传统建筑设计“ 硬碰硬” 思想相反, 它属于“ 以柔克刚” ,在后面笔者还会对其进行详细介绍。
二、建筑结构的振动控制技术传统建筑抗震设计,主要利用结构自身来吸收、消耗地震带来的能量以满足设防抗震的标准, 虽然能在遇到较小地震, 起到比较好的效果,但毫无疑问这是一种比较消极被动的抵抗地震的方法。
科学有效的抗震方法是通过采用结构振动控制技术来达到抗震目的,即通过对结构本身施加振动控制系统,让其与结构本身一同发挥抗震作用,以减轻建筑结构的抗震反应。
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究更加经济 、 安全 、 的结构抗震新体系 ． 可霏 已成为工程结佝抗震领域 的
主耍课题 。＿ 往高层建筑设 汁中 ． 消能减震结构用于抗风设汁已经取得很 大发展 ， 对有效减轻地震灾害具有重要的现实意义
第二 ， 求解方法可采用给定侧力的静力弹塑性分析法或输入地震波
形 的 时程 分 析 法 。
地震 是一种破坏性极强 的 自 然灾 害， 在地震 中建筑物的大 量破坏与 例塌是造成地震灾害的直接味因 、 因此 ， 完善现有结构抗震设计理论 ， 研
汁算单元 ； 对速度 相关型消能器 ． 能体现两端相对移 动速度与阻尼力 应
的非线性 关系； 对位移相关 型消能器 ． 应能输入相嘘的恢复力 特性
第四．计算结果可用 于消能减震方案与非消能减震方案的 比较 ． 包
括 位移、 层间位移 、 楼层地震剪 力 、 构件内力等的 比较 当消能部件的分
布较均匀且消能结构总阻尼 比不大于 Ｏ Ｏ ，国内外的一些研究认为 ， 时 ２ 略去附加阻尼矩阵 的非正交项 ．采用振 型阻尼 比按振 型广 义坐标 做
线性静 力分析法或 非线性时程分析法 汁算 当主体结构基卒处于弹性 ｌ 、 ［
作 阶段 时 ，Ｊ 【采用线性分析方法做近似 估算 ， ｌ 并根据结构的变形特 征 和
ｋｋ ＝， （） ３
组合结 卞房屋 由于消能装置 可同时减少结构 的水平 和竖向地震作用 ， 句
故适用范 围较广 ， 结构类型和高度均 受 限制
２ 消能减震 设计 的基本 方法
消能减震设 汁时， 应根据罕遇地震下或设防烈度下预期的结构位移 控制要求 ， 在适 当的位置设 置一定数量 的消能部件 ， 通过增＿ 个结 构 犬整 的阻尼来减少结构的地震反应 ， 并对设置消能部件的相关构件进 行细部
弹塑性 变形 可根据要求 减少 ， 控制在预期 的范 围内． 也可 能实现设防烈 度地震下不需修理而继续 使用和罕遇地震 Ｆ 可修的要求 现 阶段 ， 消能减 震框架 结构 ． 对 其层 间弹塑性 位移 角 限值宜 小于
１０ ｌ ／ ， 从而在 一定程度 上 高了消能减震结 构的抗震设防 目 。 ８ 提 标 参 文献［ ］ ２ 指出的消能减震结构体 系宜 用于钢 、 钢筋混凝 土及其
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文章编 号： ０ ～ ０ ３２ ０ ）８ ０ ６ — ２ １ ５ ６ ３ ｆ０ ６ ０ — １５ ０ ０
Ｓ ＩＴ Ｃ Ｆ Ｒ Ａ ＩＮＩ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆ Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ－Ｅ ＨＩ Ｏ Ｍ Ｏ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｎ Ｆ ） ＣＮ Ｍ
２０ 年 ０６
第 １卷 ６
第８ 期
收稿 日期 ：０５ １－ ５ ２０ — ２ ０
浅谈消能减震结构
严 东方
（ 侨大学土木工程学院 ， 华 福建泉州 ，６ ０ １ ３ ２２ ）
摘
果
要： 阐述 了消能减震设计的适 用范围， 介绍 了工程结构消能减震体 系的基本原理
和 消能减震设计 的基本方法 ， 讨 了消能 器的选择 、 量确 定 、 探 数 布置及 其消 能减震效 关键词 ： 消能减震结构 ； 抗震设计 ； 消能设计 中图分类号 ：Ｕ ７ Ｔ９３ 文献标识码 ： Ａ
供较大的阻尼 在地震时 ， 能夫量消耗输入结构的地震能量 ， 有效衰减结
构的地震 反应。
２２ 消能减震结构的计算方法及 要点 ，
３ 消能器 数量 的确 定 及其布 置
３ 消能器数量的确定 ． １ 消能器的数量与消能器的类型 、性能特征参数及地震作用有关 ， 需
（） １消能减震结构和原结构的 主要区别在于加大了阻尼比。火阻尼 比的阻尼矩阵不具有正变性 ． 动力方程组不能解耦 以．一 、 所 般应 采用非
结构 ｉ 振型附加阻尼 比 为：
｝ ／ｒ ／ ． ｃ Ｆ巾 ２ ￣， ｏ ’ ． （、 ２
与考虑非正交项的精确计算 相比、 误差大 多在 ５ ％以内 （） ２ 对非线性静 力分析法 ， 可采用消能 减蓐结构 的总刚度和总阻 尼 比汁算 、 对非线性时程分析法 ， 宜采用消能部件 的恢复力模型计算。 对振 型分解反应谱法 ， 应采用振型阻尼比汁算 （） ３ 消能减震结构的总刚度 （ ） 为啄结构刚度 （ 和消能部件 附加给 ） 结构 的有效刚度（ 之和 ； ） 总阻尼比（ ） ｆ 为原结 构阻尼 比（ ） ｆ 和消 能器 附 加给结构 的有效阻尼 比（ 之和 ， ） 即
式中 ， ， 分别为第 振型 的总阻尼 比、原结构第 ｉ 善 靠 振型阻尼 比
和消 能器附加的第 ｉ 振型阻尼 比： ， 分别 为消 能减震结 构第 自 ， 加阻尼 系数 ｅ
矩 阵
结 构消能减震的实质是 ： 在结构 内设置消能构件 ． 它们能 为结构提
＝
幅
（） ４ （） ５ ｔ） ６
对于振型阻尼 比有
毒 ＝ ｝： ｝ ｃ币｜ ｑ ４ Ｍ
构造设 汁。消能部 件可 由消能器及斜 撑 、 墙体 、 梁或 节点等支 承构 件组
成 消能器 町采用速度相 关型 、 位移相关型或其他类型
２１ 消能减震体系的基本原理 ．
第二 ， 计算结果 应给出消 能器 的最 大受 力 、 位移 、 连接 部位 的受力
ｌ 消 能设计 的适用范 围
消能部件通常包括带阻尼器的支撑或墙板 ， 增加结构 的总有效阻尼
能减少结构的水平 和竖向地震作用 ，并不改 变主体结 构的受 力体 系． 故
等， 以便确定消能器的规格 和连接构件的设 汁
不受结构类型和高度的限制 当然 ， 设置支撑和阻尼墙 板的部 位可能对
建筑的局部功能有所影响 ． 与 需 建筑方案相配合 采用消能减震方案的建筑 ． 在设防烈度地震 下和罕遇地震 Ｆ的层间
强行解耦 的近似计算 ， 即结构 ｉ 振型原有阻尼 比￡ 为：
毒＝ Ｅ ／ Ａ， ￣ ／ ’ （） １