消能减震技术的工程应用与展望

第３２卷第１３如　・４４・　２　０　０　６年７月　山　．西　建　筑　

ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨｌＴＥ（＿ｖｒＵＲＥ　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．１３　

Ｊｕｉ．２００６　

文章编号：１００９　６８２５（２００６）１３—００４４．０２　消能减震技术的工程应用与展望　

鲁正　朱浩　摘要：阐述了消能减震的基本原理及优点，介绍了国内外消能减震技术的应用情况以及消能减震结构设计标准的发　展，探讨了消能减震技术的研究趋向，展望了发展前景。　关键词：消能减震，设计标准，推广应用　中图分类号：ＴＵ３５２．１　文献标识码：Ａ　

１概述　地震是一种危害极大的突发自然灾害，从占至今，曾给人类　带来无数的生命与财产损失。而人类也在与其斗争的过程中不　断进步，抗震理论与技术在实践中得到发展和完善。近年来，随　着建筑科学的发展，人们正在＿寻求和探索避免承重结构遭受破坏　的减震技术，消能减震技术应运而生。消能减震技术作为一种结　构被动控制措施。从动力学观点看，是通过在建筑结构的某些部　位（如柱间、剪力墙、节点、连接缝、楼层空间、相邻建筑问等）设置　｛肖能器以增加结构阻尼，从而减少结构在风和地震作用下的反　应，从能量观点看，是将地震输入结构的能量引向特别设置的机　构和元件加以吸收和耗散，从而保护主体结构的安全。　２消能减震结构的优点　传统的抗震设汁原则利用结构自身储存和消耗地震能量来　满足抗震设防标准，故不可避免地会给结构带来一定的损伤，甚　至倒塌，是一种消极被动的抗震方法。为了保证建筑物的安全，　必然加大结构构件的设计强度，耗用材料多，而地震力是一种惯　性力，建筑物的构件断面大，质量大，从而受到的地震作用也增　大，很难在经济和安全之间找到一个平衡点。　如果采用消能减震技术就『Ｉ『以避免这种情况发生，在风或小　地震时，消能构件具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构物仍　具有足够的侧向刚度以满足使用要求；当出现中、强地震时，随着　结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先进入非弹性状　态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量，使主体结构避　免出现明显的非弹性状态，并且迅速衰减结构的地震反应（位移、　速度、加速度等），从而保护主体结构及构件在强地震中免遭破　坏，确保主体结构在强地震中的安全。消能减震结构体系与传统　的抗震结构体系相比，具有以下优点：１）安全，依靠消能装置大量　耗散地震能量以保护主体结构。２）经济，采取“柔性消能”的概念　可减少剪力墙，减小构件断面和配筋。３）合理，消能结构可同时　减小结构物的水平和竖向地震反应。４）适用范围广，增大了设计　自由度。５）消能构件维护费用低，检测方便。　３消能减震结构的工程应用　美国是开展结构控制体系研究较早的国家之一。早在１９７２　年竣工的纽约世界贸易中心大厦就安装有约１０　０００个粘弹性阻　尼器，西雅图哥伦比亚大厦（７７层）、匹兹堡钢铁大厦（６４层）等许　多工程都采用该项技术。加劲阻尼（ＡＤＡＳ）装置已被用于一幢２　层房屋的抗震加固工程中ｌ１ｊ。全美应用流体阻尼器的建筑总数　已超过１３项，位于加利福尼亚州的一幢４层饭店为柔弱底层结　

构，采用流体阻尼器进行抗震加固后，使其在保持原有风格的基　础上，达到了规范要求　Ｊ。　近年来，日本建设中心每月鉴定的采用消能减震体系的房屋　平均为５个～１０个。１９９５年阪神地震前，日本仅有两幢建筑采　用粘滞阻尼墙减震。由于１９９４年竣工的ＳＵＴ—Ｂｕｉｌｄｉｎｇ在这次地　震中的良好表现，粘滞阻尼墙在日本受到了业主和工程师的青　睐，从１９９５年至今，已有近２０幢安装粘滞阻尼墙的建筑竣工ｌ３　Ｊ。　加拿大对用于高层建筑的消能支撑系统进行多方面的试验　研究，包括消能杆件的伪静力试验和振动台的地震模拟试验，取　得一批成果。加拿大不列颠哥伦比亚大学对摩擦滑板交叉支撑　进行了有成果的开发研究。Ａｖｔａｒ　Ｓ。Ｐａｌｌ公司摩擦阻尼支撑的研　究成果获得科技发明奖，并申请了专利。　我国在消能减震结构的工程应用中发展迅速。摩擦耗能器　已用于十余座单层、多层工业厂房结构中，北京饭店和：ＩＥ京火车　站等结构的加固工程中使用法国产的ＪＡＲＲＥＴ消能器，其为粘滞　

一弹簧阻尼器＿４］，宿迁市交通大厦采用粘弹性阻尼器进行减震设　计［引。　

４消能减震结构设计标准的发展　近年来，随着各国在消能减震体系方面研究的深入，许多国　家相继制订出台了相应的消能减震结构设计、施工规范和规程。　美国消能研究组织（ＥＤＷＧ）早在１９９２年就制订了一系列试　行条款，对金属消能器、粘弹性阻尼器、粘滞流体阻尼器的设计方　法做了规定，提出在设计地震荷载作用下，消能器允许进入弹塑　性状态，而主体结构仍保持为弹性的设计原理。１９９３年，美国加　州结构工程师协会（ＳＥＡＮＯＣ）叉颁布了有关消能减震技术的暂　行规定，其中明确指出消能减震体系设计不能采用等效侧力法，　而应使用动力时程分析法。对于安装有粘（弹）性阻尼器的结构，　规定使用能力谱分析法等。１９９５年，美国抗震安全委员会　（Ｂｓｓｃ）也制订了类似内容，为该技术的推广创造了条件。值得一　提的是美国在对现存房屋抗震加固导则中也把耗能装置的使用　作为加固手段之一，在ＦＥＭＡ２７３中增添了隔震和消能减震设计　一章。　意大利也制订和颁布了消能减震结构体系的设计和施工规　程。这些条款中包含有两部分的内容；一方面规定了结构在地震　荷载下的计算方法，如反应谱法、时程分析法等，另一方面也列举　了相关结构的设计和施工方法。　在２００３年，日本隔震协会（ＪＳＳＩ）中的反应控制协会也组织编　写了一本《被动控制结构设计・施工手册》，详细说明了被动控制　结构的设计方法、日本国内常用的几种阻尼器的特性和分析模型。　

收稿日期：２００６　０１　０９　作者简介：鲁ＪＥ（１９８２一），男，同济大学结构工程硕士研究生，同济大学结构工程与防灾研究所，上海２０００９２　朱浩（１９８１　），男，同济大学结构工程硕士研究生，同济大学结构工程与防灾研究所，上海２０００９２　

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３２卷第ｌ３期　２　０　０　６年７月　山　西　建　筑　

ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨｒｒＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０Ｉ＿３２　Ｎｏ．１３　

Ｊｕ１．２００６　・４５・　

文章壤号：１００９．６８２５（２００６｝１３－００４５—０２　浅谈施工质量对多层砖房抗震的影响　

王亚莉　摘要：从建筑施ｘ３＂面对多层砖混房屋抗震的影响进行了分析，指出确保施工质量对多层砖房抗震的重要性，就目前　多层砖房施工中存在的一些主要问题提出了一些加固措施。　关键词：施工质量，抗震能力，砂浆饱满度　．　中圈分类号：ＴＵ３５２．１ｌ　

引言　多层砖房在我国建筑工程中，特别是在住宅、办公楼、学校、　医院等建筑中，得到了广泛应用。据统计，多层砖房在整个建筑　工程中占８０％以上。因此，提高多层砖房的抗震能力有着十分　重要的意义。提高多层砖房的抗震能力，不仅涉及建筑材料、抗　震设计、建筑施工等各部门，还与建筑场地的选择，建设单位的防　震意识有密切的关系。文中仅分析施工质量对多层砖房抗震的　影响。　１　施工质量对多层砖房抗震的影响　施工质量的好坏，对于房屋的抗震能力有着很大的关系。施　

文献标识码：Ａ　．　工缺陷在房屋震害中的反映极为明显。如地质、地形条件相同，　建筑结构设计相同，但由于施工质量不同，房屋震害的严重程度，　差别就很大。１９７５年的海城地震，某农学院有两幢采用同一图纸　施工的教学楼，相距仅２０　ｍ，且朝向也一致，但由于施工质量不　同，质量好的一幢仅轻微损坏，而施工质量差的一幢却严重破坏。　抗震设计图纸是通过建筑施工来完成的，设计人员的抗震设　计意图也是通过建筑施工来实现的。特别是多层砖房的一些抗　震构造措施，需要高质量的施工才能充分发挥其作用。而几次大　地震的震害表明，正是由于施工质量差而加剧了房屋的破坏。在　日本兵库县南部地震中，许多房屋暴露出不少施工质量问题。其　

该手册还涉及到多种控制装置的生产、设计、分析模型、安装、测　试、质量控制等各个方面的内容。　我国新颁布的ＧＢ　５００１１．２００１建筑结构抗震设计规范　Ｊ也　已增加了消能减震方面的相关内容，以加速该项技术的实施。规　范指出。消能减震设计的计算分析，一般情况下，宜采用静力非线　性分析方法或非线性时程分析方法。　５消能减震技术研究趋向与展望　虽然消能减震技术的研究和应用已取得很大进展。但在该技　术成为常规的技术方法之前，尚有许多问题亟待解决＿６＿６：１）综合　考虑各种因素的影响（温度、湿度、开裂），对已有消能减震装置的　可靠性、耐久性进行深入研究，如退化、腐蚀、设计寿命等。２）研　究消能减震装置系统的材料性能。消能减震装置一般要求具有　一定的初始刚度，以保证在风振和小震作用下，系统在弹性范围　内工作；当遇到大震时，装置进入弹塑性状态，吸收地震输入能　量。这时又要求装置具有较高的耗能特性。消能减震装置的这些　特性的保证要从选择消能材料上着手，要选择适当的材料制作装　置元件。３）开发新型、高效、适应性强的消能减震装置，为大范围　推广该技术奠定基础。目前虽然已有多种可供选择的消能减震　装置，但都有其局限性，有必要研究与各种结构形式可匹配的消　能减震装置，或不受结构形式限制的能应用于多种结构形式的消　能减震装置。４）进行各种消能装置的比较、优化分析，给出具体　的计算模型，尽快使其标准化、系列化，便于设计中推广应用。５）　加强对消能减震器的设置问题及减震效果的定量分析。６）消能　减震器与结构或支撑连接构造及安装、施工、维修等的研究。　我国广大的工程师应立足国情，探求一种安全、经济合理，适　合于量大面广的一般民用建筑消能减震结构体系设计的方法。　我国的开发商也应从长远角度考虑，从整体上比较各种设计方案　的安全与否，经济与否。相信通过社会各方面的共同努力。消能　减震技术一定会在我国得到更广泛的应用，更充分的发挥它的减　震效果。　参考文献：　［１］周　云，刘季．新型耗能（阻尼）减震器的开发与研究［Ｊ］．地　震工程与工程振动，１９９８（９）：９．１０．　［２］周　云，徐　彤．耗能减震技术的回顾与前瞻［Ｊ］．力学与实　践，２Ｏ００（５）：３３．３４．　［３］昊蔓良，钱稼茹．粘滞阻尼墙的研宄与工程应用［Ｊ］．工业建　筑。２００３，３３（５）：４０．４１．　［４］昊关良，钱稼茹．加固的静力弹塑性分析［Ｊ］．建筑结构，２００５，　３５（８）：２２－２３．　［５］ＧＢ　５００１１　２００１，建筑抗震设计规范［Ｓ］．　［６］周　云，刘季．耗能减震技术研宄与应用进展［Ｊ］．世界地震　

工程．１９９５（１）：２Ｏ一２８．　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ＬＵ　Ｚ￣ｅｎｇ　ＺＨＵ　Ｈａｏ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｓｅｉ￣ｕｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｓｏｎｉｃ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｅｉｍａｉｃ　ｏ＿１３￣ｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｓｔｒｔｌｃｔｔｔｒｅｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｆｕ—　ｔｕｒｅ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ．　脚ｗｏｒｄｓ：ｓｅｉ￣ｃ印ｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｒｘｌ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ