消能減震結構的設計方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)結構的抗震設計基本以實現(xiàn)三水準為目標,即“小震不壞、中震可修以及大震不倒”。而這種設計邏輯是基于生命無價的理念,為大多數(shù)結構物抗震設計的基本方針。然而,依上述基準設計的建筑物往往在地震之后,雖然未發(fā)生結構倒塌的嚴重破壞,但是破壞的實際情況卻導致建筑物原有使用機能的中斷與喪失,甚至造成建筑物的非結構元件、硬件設備與財物等破壞,這些往往比建筑結構本身的破壞造成更大的財產或機能損失,這種情況尤其經常在我國各科學園區(qū)的高科技廠房中發(fā)生。在現(xiàn)

2、今重視高效率的產業(yè)需求與高水準的生活環(huán)境下,結構的抗震性能及地震發(fā)生后功能性恢復,已深受國人重視,再加上近年來國際間發(fā)生數(shù)次重大地震災害,結構消能減震技術的研究更是各國的重要課題。
　　消能減震結構的推廣不僅依賴于阻尼器的研發(fā),更依賴于成熟的消能減震設計方法。本文對消能減震設計方法進行了具體研究,主要內容如下:
　　(1)簡單介紹阻尼器分類及其力學模型,并以單自由度體系為例,從反應譜及能量的角度說明消能減震結構控制地震反應的

3、原因。
　　(2)就目前常用的兩類消能減震結構設計方法(拆分設計法和一體化設計法)做出說明比較。其中拆分設計法的設計思路是將主體結構與消能裝置分開考慮,即在不考慮消能裝置的前提下先進行主體結構的設計;一體化設計法的設計思路是將將主體結構與消能裝置作為一個整體考慮,從而進行設計。從中發(fā)現(xiàn)拆分設計法的設計思路更加適用于對既有建筑的加固。
　　(3)以日本普遍采用的消能減震拆分設計法為理論基礎,結合我國的抗震設計規(guī)范,總結出一套適

4、用于我國的消能減震工程加固法。該加固法以反應譜理論為基礎,通過繪制的減震性能曲線優(yōu)化選擇阻尼器數(shù)量,最終達到最初設定的減震性能目標。該方法避免了以往憑工程經驗試加阻尼器,然后通過時程分析反復試算的迭代過程。
　　(4)利用拆分設計法對一個中學教學樓進行減震加固分析,分析結果表明:以本文所述的拆分設計法對既有建筑進行消能減震加固后,既有建筑完全能夠達到提高1度抗震性能目標的要求。反之,若擬建建筑采用該方法進行消能減震設計時,可降低1

5、度抗震設防烈度先進行主體結構設計。
　　(5)本文提出了一種消能減震結構的能量設計方法,該方法主要基于彈性體系,即結構在地震中框架單元不產生塑性損傷。地震輸入的能量將由結構自身阻尼比及阻尼器附加給結構的有效阻尼比共同耗散,并按照各自阻尼比按比例分配能量。在國外研究資料的基礎上,以我國抗震設計規(guī)范劃分的場地特征周期插值計算適合于我國的能量反應譜。
　　(6)利用能量設計法對中學教學樓進行減震分析,分析結果表明:以本文所述的能量

6、設計法對擬建建筑進行消能減震設計后,擬建建筑能夠實現(xiàn)中震基本彈性。
　　拆分設計法適用于既有建筑的加固,并能夠滿足提高1度的性能目標。能量設計方法既適用于既有建筑的加固設計,又適用于擬建建筑的設計,其目標都是實現(xiàn)地震作用下的基本彈性。對于一些特別重要的建筑,業(yè)主會提出提高性能目標的要求,因此能量設計法將是一個不錯的選擇。由于本文所提出的兩種消能減震結構設計方法均契合于我國抗震設計規(guī)范,希望對我國消能減震結構的推廣起到一定積極作用。