隔震結(jié)構(gòu)及減震結(jié)構(gòu)及傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)完全版

隔震構(gòu)造與減震構(gòu)造與傳統(tǒng)構(gòu)造抗震設(shè)計(jì)隔震案例減震案例隔震構(gòu)造與減震構(gòu)造特點(diǎn)及與傳統(tǒng)構(gòu)造抗震設(shè)計(jì)區(qū)分第1頁(yè)隔震構(gòu)造案例

第2頁(yè)10.6隔震構(gòu)造工程設(shè)計(jì)實(shí)例10.6.1工程概況某中學(xué)教學(xué)樓，地上5層，每層高度皆為3.6m，總高18m，隔震支座設(shè)置于基礎(chǔ)頂部。上部構(gòu)造為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架構(gòu)造，樓蓋為一般梁板體系，基礎(chǔ)采取肋梁式筏板基礎(chǔ)。丙類建筑，設(shè)防烈度8度，設(shè)計(jì)基本加速度0.15g，場(chǎng)地類別Ⅱ類，地震分組第一組，不考慮近場(chǎng)影響。根據(jù)現(xiàn)行《中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、《混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)要求對(duì)上部構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)，其構(gòu)造柱網(wǎng)布置如圖10.9所示，各層重量及側(cè)移剛度如表10.3所示。第3頁(yè)圖10.9框架平面柱網(wǎng)布置圖表10.3上部構(gòu)造重量及側(cè)移剛度層號(hào)重力荷載代表值(KN)側(cè)移剛度（KN/mm）16095.7867826095.7859736095.7859745897.8659755600.45597第4頁(yè)10.6.2初步設(shè)計(jì)1.是否采取隔震方案(1)不隔震時(shí)，該建筑物基本周期為0.45s，不大于1.0s。(2)該建筑物總高度為18m，層數(shù)5層，符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)要求。(3)建筑場(chǎng)地為Ⅱ類場(chǎng)地，無(wú)液化。(4)風(fēng)荷載和其他非地震作用水平荷載未超出構(gòu)造總重力10%。以上幾條均滿足規(guī)范中有關(guān)建筑物采取隔震方案要求。2.確定隔震層位置 隔震層設(shè)在基礎(chǔ)頂部，橡膠隔震支座設(shè)置在受力較大位置，其規(guī)格、數(shù)量和分布根據(jù)豎向承載力、側(cè)向剛度和阻尼要求通過(guò)計(jì)算確定。隔震層在罕遇地震下應(yīng)保持穩(wěn)定，不宜出現(xiàn)不可恢復(fù)變形。隔震層橡膠支座在罕遇地震作用下，不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力。3.隔震層上部重力設(shè)計(jì)上部總重力為如表10.3所示。10.6.3隔震支座選型和布置確定目標(biāo)水平向減震系數(shù)為0.50，進(jìn)行上部構(gòu)造設(shè)計(jì)，并計(jì)算出每個(gè)支座上軸向力。根據(jù)抗震規(guī)范對(duì)應(yīng)要求，丙類建筑隔震支座平均應(yīng)力限制不應(yīng)大于15MPa，由此確定每個(gè)支座直徑（隔震裝置平面布置圖如圖10.10所示，即各柱底部分別安頓橡膠支座）。圖10.10隔震支座布置圖第5頁(yè)1.確定軸向力豎向地震作用柱底軸力設(shè)計(jì)值中柱柱底軸力邊柱柱底軸力2.確定隔震支座類型及數(shù)目中柱支座：GZY400型，豎向承載力1884KN，共22個(gè)。邊柱支座：GZY400型，豎向承載力1884KN，共22個(gè)。其支座型號(hào)及參數(shù)如表10.4。10.6.4水平向減震系數(shù)計(jì)算多遇地震時(shí)，采取隔震支座剪切變形為50%水平剛度和等效粘滯阻尼比。由式(10.2)由式(10.3)

。第6頁(yè)由式(10.1)

。

由式(10.6)

即水平向減震系數(shù)滿足預(yù)期效果。10.6.5上部構(gòu)造計(jì)算1.水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值非隔震構(gòu)造水平地震影響系數(shù)

由式(10.8)

第7頁(yè)計(jì)算層間剪力標(biāo)準(zhǔn)值,其成果見表10.5。表10.5上部構(gòu)造層間剪力標(biāo)準(zhǔn)值層數(shù)/kN/kN/kN/kN55600.4529785.652023.40380.45380.4545897.86400.65781.1036095.78414.101195.2026095.78414.101609.3016095.78414.102023.403.上部構(gòu)造層間位移角表10.6上部構(gòu)造層間位移角層數(shù)/KN側(cè)移剛度（KN/mm）層間位移(mm)層高(mm)層間位移角限值5380.455970.6436001/56501/5504781.105971.3136001/275231195.205972.0036001/179921609.305972.7036001/133612023.405973.0036001/1207由表10.6可知，上部構(gòu)造滿足抗震設(shè)計(jì)要求。第8頁(yè)10.6.6隔震層水平位移驗(yàn)算罕遇地震時(shí)，采取隔震支座剪切變形大于250%時(shí)剪切剛度和等效粘滯阻尼比。1.計(jì)算隔震層偏心距本構(gòu)造和隔震裝置對(duì)稱布置，偏心距=0。2.隔震層質(zhì)心處水平位移計(jì)算根據(jù)場(chǎng)地條件，特性周期為。由式(10.2)

由式(10.3)

由式(10.1)

第9頁(yè)設(shè)防烈度8度(0.15g)罕遇地震下。由式(10.12)

3.水平位移驗(yàn)算（驗(yàn)算最不利支座）本工程隔震層無(wú)偏心，對(duì)邊支座。由式(10.11)

驗(yàn)算支座GZY400故支座變形滿足要求。10.6.7隔震層下部計(jì)算各隔震支座剪力按水平剛度分派。隔震層在罕遇地震作用下水平剪力計(jì)算為,隔震層總剛度為53504KN/m。每個(gè)GZY400隔震支座受到水平剪力為218.22KN。第10頁(yè)10.6.8隔震構(gòu)造時(shí)程分析驗(yàn)算1．分析模型圖10.11隔震構(gòu)造時(shí)程分析模型2．輸入地震波本工程8度(0.15g)設(shè)防，時(shí)程分析所用地震加速度時(shí)程曲線最大值取為：多遇地震1.10罕遇地震5.10輸入地震波如表10.7：表10.7時(shí)程分析地震波參數(shù)最大加速度地震波相位特性時(shí)間間隔(s)時(shí)長(zhǎng)(s)峰值時(shí)刻(s)ARTELCENTROELCENTRO1940NS0.0182419.02.22ARTHACHINOHEHACHINOHE1969EW0.01163.84392.6217.3ARTKOBEJMAKOBE1995NS0.01163.83945.56第11頁(yè)3．時(shí)程分析成果采取時(shí)程分析程序進(jìn)行構(gòu)造在多遇地震下構(gòu)造隔震與非隔震時(shí)程分析，以及在罕遇地震下隔震構(gòu)造位移反應(yīng)時(shí)程分析。多遇地震下時(shí)程分析計(jì)算成果如表10.8：表10.8多遇地震時(shí)程分析主要計(jì)算成果層間剪力加速度速度位移項(xiàng)目波形非隔震構(gòu)造隔震構(gòu)造1層2層3層4層5層隔震層1層2層3層4層5層EL333430362912221912171403.21191.7998.1805.1568.8290.1HA458341733345239712681834.61471.81153.2902.6621.0321.5KO443637202835230613241775.61587.21385.91138.5808.3414.2EL1.211.872.132.412.581.121.101.131.211.271.31HA1.131.721.971.992.421.411.521.571.561.531.50KO1.342.152.462.272.231.311.381.451.531.551.60EL0.060.100.140.180.200.120.130.140.150.160.16HA0.060.120.170.200.220.150.160.190.200.220.23KO0.060.130.170.200.230.140.160.170.180.190.20EL4.929.8513.6917.2319.1323.7826.5229.0831.0232.3032.92HA6.7613.7519.2422.9824.8131.0934.4837.4439.5140.7841.36KO6.5412.7717.1219.8021.3030.0933.6937.2340.0942.1043.15注：加速度時(shí)程曲線最大值。第12頁(yè)通過(guò)構(gòu)造隔震與非隔震兩種情況下各層最大層間剪力分析對(duì)比確定隔震構(gòu)造水平向減震系數(shù)，計(jì)算成果見表10.9：表10.9水平向減震系數(shù)計(jì)算隔震剪力非隔震剪力層次波形剪力比值平均值最大值5EL290.11217.00.2380.2680.345HA321.51268.00.254KO414.21324.00.3134EL568.82219.00.2560.289HA621.02397.00.259KO808.32306.00.3503EL805.12912.00.2760.316HA902.63345.00.270KO1138.52835.00.4022EL998.13036.00.3290.323HA1153.24173.00.276KO1385.93720.00.3731EL1191.73334.00.3570.345HA1471.84583.00.321KO1587.24436.00.358第13頁(yè)由表10.8可知，構(gòu)造在隔震與非隔震兩種情況下各層最大層間剪力比值為0.345。因本工程水平向減震系數(shù)設(shè)計(jì)為0.5。按本章節(jié)表10.2要求，水平向減震系數(shù)為0.5時(shí)，層間剪力最大比值為0.35。而表10.8中，其值0.345未超出層間剪力比限值，因而以為該隔震構(gòu)造滿足水平向減震系數(shù)要求。隔震后上部構(gòu)造層間角位移見下表10.10：表10.10隔震后上部構(gòu)造層間位移角層次波形層間位移(mm)層高(mm)層間角位移限值5EL32.9236001/58071/550HA41.3636001/6207KO43.1536001/34294EL32.3036001/2813HA40.7836001/2835KO42.1036001/17923EL31.0236001/1856HA39.5136001/1740KO40.0936001/12592EL29.0836001/1407HA37.4436001/1217KO37.2336001/10171EL26.5236001/1314HA34.4836001/1062KO33.6936001/1000第14頁(yè)罕遇地震下隔震構(gòu)造層間位移計(jì)算成果見表10.11：表10.11罕遇地震下最大水平位移（單位：）輸入波形隔震層1層2層3層4層5層ARTELCENTRO192205217225231234ARTHACHINOHRTKOBE204218230239245248平均190203215223229231注：加速度時(shí)程曲線最大值。由表10.11中數(shù)據(jù)可知隔震層在罕遇地震作用下最大水平位移為，滿足最大位移限值要求。鋼筋混凝土框架構(gòu)造在罕遇地震作用下層間位移角限值為1/50，而本工程采取隔震構(gòu)造，彈塑性位移角限值取要求值1/2，即1/100。由表1.11計(jì)算可知本工程最大位層間移為，位移角為12/3600=1/300，滿足要求。各地震波時(shí)程分析得到層間最大位移圖如下：圖10.12為ARTELCENTRO波時(shí)程分析位移最大值。圖10.13為ARTHACHINOHE波時(shí)程分析位移最大值。圖10.14為ARTKOBE波時(shí)程分析位移最大值。第15頁(yè)隔震構(gòu)造在地震作用下隔震層產(chǎn)生較大位移，同步消耗地震能量，極大減少了輸入上部構(gòu)造能量。上部構(gòu)造變形很小，基本保持彈性而不發(fā)生嚴(yán)重破壞，構(gòu)造設(shè)計(jì)合理。第16頁(yè)減震構(gòu)造案例第17頁(yè)粘滯阻尼器減震構(gòu)造設(shè)計(jì)辦法及計(jì)算實(shí)例1粘滯流體阻尼器減震構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)辦法1.1設(shè)計(jì)流程消能減震構(gòu)造主要是通過(guò)設(shè)置多種消能減震裝置186以控制構(gòu)造在不一樣烈度地震作用下預(yù)期變形，從而達(dá)成不一樣等級(jí)抗震設(shè)防目標(biāo)，其詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括確定阻尼器參數(shù)和數(shù)量以及阻尼器優(yōu)化安裝位置兩方面內(nèi)容。我國(guó)抗震規(guī)范[1]中雖然增加了消能減震內(nèi)容，但并沒(méi)有給出詳細(xì)設(shè)計(jì)辦法。因此，本文以安裝粘滯流體阻尼器高層構(gòu)造為研究對(duì)象，給出了一種優(yōu)化設(shè)計(jì)辦法，該辦法預(yù)先設(shè)定消能構(gòu)造位移角限值，進(jìn)而由附加阻尼比求出所需阻尼器數(shù)量及參數(shù)，并以層間位移角為優(yōu)化目標(biāo)，采取“逐層搜索”辦法確定其安裝位置，最后達(dá)成預(yù)先設(shè)定層間位移角減震目標(biāo)，該辦法主要針對(duì)給定地震波作用下彈性構(gòu)造進(jìn)行，詳細(xì)設(shè)計(jì)流程如圖1所示，對(duì)于其中幾個(gè)關(guān)鍵步驟將在下文中展開討論。第18頁(yè)1.2附加阻尼比確實(shí)定消能減震構(gòu)造設(shè)計(jì)中，往往需要預(yù)先指定消能構(gòu)造所需達(dá)成位移減震目標(biāo)，并求出所需附加阻尼比，最直接求解辦法是通過(guò)不一樣阻尼比位移反應(yīng)譜曲線進(jìn)行插值。但在沒(méi)有可用位移反應(yīng)譜情況下，需要尋找其他辦法進(jìn)行替代。本文處理辦法是：首先做出構(gòu)造等效單自由度體系附加阻尼比ξa和位移減震率μd曲線，再由預(yù)先指定構(gòu)造位移減震率從曲線上直接查出所需附加阻尼比ξa。單自由度構(gòu)造位移減震率μd定義為：式中：u0,max為無(wú)附加阻尼單自由度構(gòu)造位移最大值；uc,max為附加阻尼比ξa后單自由度構(gòu)造位移最大值。而對(duì)于實(shí)際構(gòu)造位移減震率μd能夠根據(jù)需要定義為構(gòu)造層間位移角減小率或構(gòu)造頂點(diǎn)位移減小率。同步定義構(gòu)造底部地震剪力減震率：第19頁(yè)式中：S0,max為無(wú)附加阻尼單自由度構(gòu)造底部地震剪力最大值；Sc,max為附加阻尼比ξa后單自由度構(gòu)造底部地震剪力最大值。單自由度構(gòu)造ξa-μd曲線和ξa-μf曲線可通過(guò)數(shù)值辦法求解Maxwell模型平衡及協(xié)調(diào)方程得到[2]。本文在計(jì)算中發(fā)覺(jué)，單自由度構(gòu)造ξa-μd曲線和ξa-μf曲線主要受構(gòu)造自振周期T、構(gòu)造本身阻尼比ξs和地震波類型影響，與地震波峰值等原因無(wú)關(guān)。為滿足下文中消能減震構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)需要，圖2給出了一幢方鋼管混凝土框架高層[3]等效單自由度構(gòu)造ξa-μd曲線和ξa-μf曲線，曲線所對(duì)應(yīng)參數(shù)為：自振周期T=4s，構(gòu)造本身阻尼比ξs=0.035，地震波為SHW2波，單自由度構(gòu)造質(zhì)量取實(shí)際構(gòu)造總質(zhì)量。圖中同步給出了該實(shí)際構(gòu)造計(jì)算曲線，其中實(shí)際構(gòu)造位移減震率μd取層間位移角最大值減震率。從圖中能夠看出，ξa-μd曲線吻合較好，而ξa-μf曲線雖然差異較大，但變化趨勢(shì)相同。從圖2(b)能夠看出，單自由度構(gòu)造和實(shí)際構(gòu)造在附加阻尼比ξa大于0.2后，底部地震剪力都不再繼續(xù)減小，甚至開始增大，而此時(shí)伴隨附加阻尼比繼續(xù)增大，圖2(a)中位移減震率仍在大幅度減小，說(shuō)明構(gòu)造構(gòu)件層間剪力也在不停減小，此時(shí)，由層間地震剪力和層間構(gòu)件剪力所形成不停增大差額則要由不停增大阻尼力來(lái)彌補(bǔ)。由此說(shuō)明，過(guò)多地設(shè)置阻尼器，并不能有效地減小地震力，甚至?xí)沟卣鹆υ龃?，從而使繼續(xù)增加阻尼器主要用來(lái)抵抗增大地震力，從而造成不經(jīng)濟(jì)減震設(shè)計(jì)方案。因此，在由ξa-μd曲線確定所需位移減震率同步，還應(yīng)參照ξa-μf曲線，以確保所需附加阻尼比不會(huì)造成地震力增大，由圖2(b)可知，對(duì)于此構(gòu)造當(dāng)附加阻尼比ξa>0.2時(shí)，地震力不再減小，減震效率開始減少。第20頁(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)場(chǎng)地條件，選定分析所用地震波，對(duì)無(wú)阻尼器原型構(gòu)造進(jìn)行時(shí)程分析，求得最大層間位移角θ0。確定減震構(gòu)造所需滿足最大層間位由附加阻尼比確定阻尼器參數(shù)及數(shù)量檢查其他地震波作用下減震效果逐層搜索法優(yōu)化設(shè)置阻尼器安裝位置設(shè)定減震構(gòu)造位移減震率目標(biāo)并求出所需附加阻尼比選定計(jì)算所用地震波圖1本文提議消能減震構(gòu)造設(shè)計(jì)流程圖187移角限值θd，計(jì)算所需位移減震率μd=(θ0-θd)/θ0，根據(jù)前述構(gòu)造等效單自由度體系位移減震率-附加阻尼比曲線（μd-ξa曲線）并參照底部地震剪力減震率-附加阻尼比曲線（μf-ξa曲線）確定所需附加阻尼比ξa。上述過(guò)程也能夠通過(guò)對(duì)無(wú)阻尼器原構(gòu)造進(jìn)行不一樣阻尼比下反復(fù)試算，以確定達(dá)成指定層間位移角時(shí)，所需附加阻尼比ξa。1.3阻尼器參數(shù)及數(shù)量確實(shí)定抗震規(guī)范[1]中給出了計(jì)算消能部件附加有效阻尼比ξa公式：式中：Ws為消能構(gòu)造在預(yù)期位移下總應(yīng)變能；Wc是所有消能部件在構(gòu)造預(yù)期位移下往復(fù)一周所消耗能量，對(duì)于非線性粘滯阻尼器，Wc計(jì)算公式如下所示式中：n為阻尼器數(shù)量；Cj、αj為第j個(gè)阻尼器阻尼系數(shù)和速度指數(shù)；Δuj為第j個(gè)阻尼器兩端相對(duì)水平位移；θj為第j個(gè)阻尼器消能方向與水平面夾角。阻尼器一般安裝在構(gòu)造層間位移角較大樓層，其兩端相對(duì)速度最大值能夠根據(jù)層間變形最大樓層層間相對(duì)速度以及阻尼器安裝角度θj求得，然后根據(jù)阻尼器阻尼力計(jì)算公式以及限定阻尼器阻尼力最大值確定阻尼器計(jì)算參數(shù)Cj和αj。這里能夠根據(jù)需要將阻尼器提成幾組不一樣類型，分別設(shè)定不一樣阻尼力最大值，并計(jì)算對(duì)應(yīng)阻尼器參數(shù)。在得到阻尼器參數(shù)后，將其帶入式(3)和式(4)就能夠確定所需要阻尼器數(shù)量n。第21頁(yè)1.4阻尼器安裝位置優(yōu)化本文所采取阻尼器位置優(yōu)化設(shè)置辦法，類似于文[4]所提出連續(xù)搜索辦法，基本辦法是：先對(duì)無(wú)阻尼器構(gòu)造進(jìn)行時(shí)程分析，確定層間位移角最大樓層，將阻尼器安裝在此樓層處，安裝數(shù)量根據(jù)詳細(xì)情況而定，然后再對(duì)安裝了阻尼器構(gòu)造進(jìn)行分析，再將阻尼器安裝到此時(shí)層間位移角最大樓層，如此循環(huán)直到將所有阻尼器安裝完成。而在安裝過(guò)程中，需要注意是某一層阻尼器數(shù)量不能太多，其水平控制力總和不要大于該層地震力50％太多[2]（如前所述，過(guò)大阻尼力百分比會(huì)引發(fā)加速度反應(yīng)增大），當(dāng)某一層所需阻尼器過(guò)多時(shí)，能夠?qū)⑵浒惭b到下面幾層中層間位移較大樓層，計(jì)算成果證明阻尼器對(duì)其上部臨近幾層減震效果要好于下部幾層。通過(guò)這種辦法確定阻尼器安裝位置不但對(duì)所采取地震波效果較好，對(duì)于其他地震波也能起到較好減震效果。2設(shè)計(jì)實(shí)例及效果分析本節(jié)以一幢方鋼管混凝土框架高層為研究對(duì)象[3]（該構(gòu)造地上21層，高約100m），著重比較了三種減震設(shè)計(jì)方案減震效果，其中兩種方案采取本文所建議優(yōu)化設(shè)計(jì)辦法設(shè)計(jì)，但預(yù)先設(shè)定了不一樣位移減震目標(biāo)，另外一種方案阻尼器為均勻布置。2.1阻尼器減震設(shè)計(jì)方案本節(jié)針對(duì)7度多遇地震作用下構(gòu)造進(jìn)行減震優(yōu)化設(shè)計(jì)，計(jì)算程序采取SAP2023，計(jì)算辦法采取非線性振型分解時(shí)程分析法(FNA)，所采取三種減震方案如下：方案1：目標(biāo)位移減震率定為20％，由圖2(a)得，所需附加阻尼比ξa=0.08，采取本文提議辦法進(jìn)行減震設(shè)計(jì)；方案2：目標(biāo)位移減震率定為30％，由圖2(a)得，所需附加阻尼比ξa=0.15，采取本文提議辦法進(jìn)行減震設(shè)計(jì)；方案3：采取阻尼器均勻布置方案。第22頁(yè)各方案最后設(shè)計(jì)成果列于表1，其中阻尼器D3參數(shù)為：阻尼系數(shù)300kN/(mm/s)α，速度指數(shù)0.15，阻尼器出力控制在500kN左右；D6參數(shù)為：阻尼系數(shù)600kN/(mm/s)α，速度指數(shù)0.15，阻尼器出力控制在1000kN左右。阻尼器均沿對(duì)角斜向布置。第23頁(yè)2.2小震下阻尼器減震效果分析表2，圖3為7度多遇SHW2波作用下各減震方案減震效果匯總。從中能夠看到，方案1和方案2在設(shè)計(jì)所用地震波作用下，構(gòu)造兩個(gè)主方向?qū)娱g位移角峰值基本都達(dá)成了預(yù)先設(shè)定減震目標(biāo)，并且設(shè)計(jì)過(guò)程中，阻尼器數(shù)量和參數(shù)均由本文設(shè)計(jì)方法一次確定，在阻尼器位置優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行任何增減。方案3層間位移角峰值減震效果并不抱負(fù)，其阻尼器配備總數(shù)多于方案1，但層間位移角峰值減震率只有方案1二分之一。而對(duì)于構(gòu)造底層地震剪力，方案1和方案2稍有增大或減小，方案3雖有減小但減小不多。第24頁(yè)表3為7度多遇Pasadena波和ElCentro波作用下各減震方案減震效果匯總。從中能夠看出，主要針對(duì)SHW2波進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)方案1和方案2，對(duì)于Pasadena波作用下構(gòu)造仍具有較好減震效果，而對(duì)于頻譜特性和SHW2波相差較大ElCentro波，其層間位移角減震率則偏離預(yù)定目標(biāo)較多。方案3對(duì)于Pasadena波減震效果較好，主要原因是Pasadena波作用下層間位移角峰值出目前構(gòu)造中上部，對(duì)于阻尼器均勻布置方案3，此處阻尼器發(fā)揮了較大作用，而對(duì)于ElCentro波，方案3減震效果同樣較小。值得注意是，三種方案對(duì)于Pasadena波和ElCentro波作用下構(gòu)造底層地震剪力峰值消減都有較好效果，這與SHW2波作用下有所不一樣。第25頁(yè)圖4則給出了7度多遇SHW2波作用下，采取不同減震方案減震構(gòu)造和無(wú)控構(gòu)造層間地震剪力包絡(luò)曲線對(duì)比。從中能夠看出，各方案減震構(gòu)造層間地震剪力基本都不大于無(wú)控構(gòu)造，但差異不大，說(shuō)明粘滯阻尼器對(duì)構(gòu)造剛度基本無(wú)影響，從而不會(huì)增大構(gòu)造地震力。第26頁(yè)2.3大震下阻尼器減震效果分析由前述分析對(duì)比可知，小震下方案2減震效果最佳，因此，本節(jié)著重對(duì)無(wú)控構(gòu)造和方案2減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行7度罕遇地震下彈塑性時(shí)程計(jì)算，以對(duì)比分析阻尼器在大震下消能減震效果，計(jì)算程序采取CANNY[5]，梁、柱構(gòu)件采取MS模型[2,3]。表4給出了7度罕遇SHW2波和Pasadena波作用189下方案2減震構(gòu)造主要地震反應(yīng)減震效果。從中可以看出，罕遇地震作用下，阻尼器減震效果要比前述多遇地震作用下小得多，主要原因是減震方案2中采取了速度指數(shù)很小非線性阻尼器，其阻尼力在大震下伴隨速度增大并沒(méi)有顯著增加，因此其耗能主要隨位移一次方增加，而地震輸入能量卻伴隨位移平方急劇增加，因此大震下阻尼器耗能百分比大大下降，其有效附加阻尼比也遠(yuǎn)低于小震下設(shè)定值，從而造成其減震效果減少。第27頁(yè)圖5給出了7度罕遇SHW2波作用下構(gòu)造層間位移角包絡(luò)曲線。從中可用看出，阻尼器對(duì)于構(gòu)造層間位移角減小仍有一定作用，但由于其水平控制力百分比不足，小震下構(gòu)造中下部削平包絡(luò)曲線此時(shí)又向外凸出。為此，一種處理辦法是在前述減震設(shè)計(jì)中采取線性粘滯阻尼器，以使大震下減震效果同小震相近，但線性阻尼器出力隨速度線性增加，大震下很容易超出其本身承受范圍而發(fā)生損壞，從而失去作用。而另外一種處理辦法是，仍然采取非線性阻尼器，但以中震為目標(biāo)進(jìn)行減震優(yōu)化設(shè)計(jì)，或直接在罕遇地震波作用下進(jìn)行減震設(shè)計(jì)，從而控制大震下減震效果達(dá)成預(yù)定目標(biāo)，其詳細(xì)辦法仍可按照本文建議優(yōu)化設(shè)計(jì)辦法進(jìn)行。3結(jié)論提出了一種實(shí)用減震構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)辦法，并可以通過(guò)目前常用構(gòu)造分析程序進(jìn)行操作，該辦法預(yù)先設(shè)定消能構(gòu)造位移角限值，進(jìn)而由所需附加阻尼比確定阻尼器參數(shù)及數(shù)量，并以層間位移角為優(yōu)化目標(biāo)，采取“逐層搜索”辦法確定其安裝位置，最后能夠達(dá)成預(yù)先設(shè)定層間位移角減震目標(biāo)。利用此方法對(duì)一幢方鋼管混凝土框架高層進(jìn)行了小震下減震設(shè)計(jì)，提出了兩種減震設(shè)計(jì)方案（方案1和方案2），分別對(duì)應(yīng)不一樣層間位移角減震目標(biāo)（20%和30%），并結(jié)合前述稍加修改阻尼器均勻布置方案（方案3）對(duì)本文構(gòu)造進(jìn)行了計(jì)算分析，成果表白，在設(shè)計(jì)所用地震波作用下，方案1和方案2均達(dá)成了預(yù)先確定層間位移角減震目標(biāo)，效果比均勻布置方案3提升很多。在此基礎(chǔ)上，對(duì)小震及大震下本文構(gòu)造消能減震效果進(jìn)行了較全面分析研究，得出了某些有參考價(jià)值結(jié)論。參考文獻(xiàn)[1]GB50011-2023建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2023[2]孟春光．復(fù)雜體型方鋼管混凝土框架構(gòu)造抗震性能和減震研究[D]．同濟(jì)大學(xué)，2023．[3]呂西林,孟春光,田野.消能減震高層方鋼管混凝土框架構(gòu)造振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究和彈塑性時(shí)程分析[J].地震工程與工程振動(dòng),2023,26(4):231-238．[4]SOONGTT,DARGUSHGF.構(gòu)造工程中被動(dòng)消能系統(tǒng)[M]//董平譯.北京:辭學(xué)出版社,2023.[5]李康寧,TETSUOKUBO,CARLOSE.VENTURA．建筑物三維分析模型及其用于構(gòu)造地震反應(yīng)分析可靠性[J]．建筑構(gòu)造，2023，30(6)：14~18．第28頁(yè)隔震構(gòu)造與減震構(gòu)造特點(diǎn)及與傳統(tǒng)構(gòu)造抗震設(shè)計(jì)區(qū)分第29頁(yè)地震是一種突發(fā)性、嚴(yán)重危害人類生命和財(cái)產(chǎn)安全自然災(zāi)害。近年來(lái)，全球范圍內(nèi)發(fā)生了數(shù)次未預(yù)測(cè)到大地震，例如前幾年汶川、海地地震，破壞力之大，震驚世界。在如此巨大地震作用之下，作為地震荷載主要載體建筑構(gòu)造發(fā)生破壞、倒塌是造成人們生命財(cái)產(chǎn)損失主要原因，因此，建立并推廣愈加安全可靠抗震構(gòu)造就顯得尤為必要了。1傳統(tǒng)抗震構(gòu)造傳統(tǒng)抗震構(gòu)造基本原理是通過(guò)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)本身抗震性能（強(qiáng)度、剛度）來(lái)抵抗地震作用，即依靠構(gòu)造本身和承重構(gòu)件損壞來(lái)儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換和消耗地震能量[1]。在傳統(tǒng)抗震構(gòu)造中，一般采取提升構(gòu)造本身強(qiáng)度和剛度，即加強(qiáng)構(gòu)造、增大構(gòu)件截面尺寸、加多配筋，允許構(gòu)造局部損壞（硬傷）措施來(lái)抵抗地震作用，構(gòu)造抗震能力主要取決于結(jié)構(gòu)彈塑性變形能力與滯回環(huán)耗能能力，而構(gòu)造本身不具有自我調(diào)整能力，能夠說(shuō)是被動(dòng)悲觀抗震措施。1995年日本發(fā)生了震驚世界阪神地震，當(dāng)初日本主流思想就是用所謂“硬抗”辦法來(lái)抵抗地震，即靠一味提升構(gòu)造強(qiáng)度而非利用構(gòu)造延性消能思想來(lái)抵抗地震作用，所設(shè)計(jì)出梁柱截面尺寸都非常大，但最后還是發(fā)生了大量房屋脆性倒塌。事實(shí)證明，此種只單純依靠提高構(gòu)造強(qiáng)度方式很難抵抗地震尤其是大震帶來(lái)破壞，并且，大大加大了經(jīng)濟(jì)投入，可謂得不償失。第30頁(yè)2常規(guī)延性抗震構(gòu)造我國(guó)現(xiàn)有延性抗震思想是通過(guò)控制構(gòu)件間或構(gòu)件內(nèi)不一樣受力形式間承載能力差，即一般所說(shuō)“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)連接弱構(gòu)件、強(qiáng)壓弱拉”概念，避免構(gòu)造產(chǎn)生不合理倒塌破壞機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)構(gòu)造耗能能隔震、消能減震構(gòu)造與傳統(tǒng)抗震構(gòu)造比較分析力，確保構(gòu)造形成耗能能力較好破壞機(jī)構(gòu)。該設(shè)計(jì)辦法關(guān)鍵在于初步將控制概念引入到構(gòu)造抗震設(shè)計(jì)中，有目標(biāo)引導(dǎo)構(gòu)造破壞機(jī)制和破壞模式，避免不合理破壞形態(tài)。[2]但現(xiàn)有規(guī)范只重視依靠調(diào)整梁柱等抗彎抗剪百分比系數(shù)方式來(lái)保持構(gòu)造延性消能，而在汶川地震中，發(fā)覺(jué)這樣措施并不足以能引導(dǎo)構(gòu)造達(dá)成預(yù)期破壞機(jī)制和破壞模式，根據(jù)常規(guī)延性抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)建筑在地震中也出現(xiàn)了不一樣程度破壞。事實(shí)證明，此種抗震構(gòu)造與傳統(tǒng)抗震構(gòu)造相比，雖然大大提升了構(gòu)造抗震能力，但也存在結(jié)構(gòu)安全性難以確保、適用性和全面性受到限制、經(jīng)濟(jì)性欠佳以及震后修復(fù)難度大等問(wèn)題。3隔震和消能減震近年來(lái)，以構(gòu)造減震控制技術(shù)為主要設(shè)計(jì)根據(jù)隔震、消能減震構(gòu)造得到了迅速發(fā)展。構(gòu)造減震控制概念能夠簡(jiǎn)要表述為：通過(guò)對(duì)構(gòu)造附加控制技術(shù)或裝置，由控制技術(shù)或裝置與構(gòu)造共同承受振動(dòng)作用，以調(diào)整和減輕構(gòu)造振動(dòng)反應(yīng)，使它在外界干擾下各項(xiàng)反應(yīng)值被控制在允許范圍內(nèi)。第31頁(yè)3.1隔震構(gòu)造“隔震”即隔離地震。在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間以及上部建筑層間設(shè)置隔震層能隔離地震能量向上部傳遞，減少上部結(jié)構(gòu)地震作用，達(dá)成預(yù)期防震要求，使建筑物安全得到可靠確保。隔震系統(tǒng)是在建筑物基礎(chǔ)與上部建筑構(gòu)造間或上部建筑層間設(shè)置隔震裝置（或系統(tǒng)）形成隔震層，把上部構(gòu)造與基礎(chǔ)隔離開來(lái)，同步，上部建筑構(gòu)造通過(guò)層間建筑隔震也能夠減小下部構(gòu)造振動(dòng)，利用隔離裝置來(lái)隔離或耗散地震能量，以避免或減少地震能量向上部構(gòu)造傳輸，從而減輕建筑物地震反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)地震時(shí)隔震層以上主體構(gòu)造只發(fā)生微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)和變形，使建筑物在地震作用下不損壞或倒塌。3.2消能減震構(gòu)造消能減震構(gòu)造是把建筑物某些非承重構(gòu)件（如支撐、剪力墻等）設(shè)計(jì)成“消能”構(gòu)件，或在建筑物某些部位（節(jié)點(diǎn)、連接縫或連接件）裝設(shè)阻尼器，以及在樓層空間、相鄰建筑間、主附構(gòu)造間設(shè)置消能裝置。在輕微地震作用時(shí)，這些消能構(gòu)件或消能裝置處于剛彈性狀態(tài)，構(gòu)造物具有足夠側(cè)向剛度以滿足正常使用要求；在強(qiáng)烈地震發(fā)生時(shí)，伴隨構(gòu)造受力和變形增大，這些消能構(gòu)件和裝置率先進(jìn)入非彈性變形狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入構(gòu)造地震能量，避免主體構(gòu)造進(jìn)入顯著非彈性狀態(tài)并迅速減小構(gòu)造地震反應(yīng)，從而保護(hù)主體構(gòu)造在強(qiáng)地震中免遭損傷。第32頁(yè)4與傳統(tǒng)抗震構(gòu)造體系相比,以構(gòu)造減震控制技術(shù)為主要設(shè)計(jì)根據(jù)隔震、消能減震構(gòu)造體系優(yōu)勢(shì)（1）隔震、消能減震構(gòu)造體系更為安全。傳統(tǒng)抗震構(gòu)造體系耗能依賴于主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件彈塑性滯回耗能,允許構(gòu)造本身及構(gòu)件在地震中出現(xiàn)一定程度損壞，這將導(dǎo)致構(gòu)造構(gòu)件損傷破壞。同步,由于地震烈度隨機(jī)變化性和實(shí)際抗震能力計(jì)算誤差,構(gòu)造破壞位置和損壞程度難以控制，尤其是出現(xiàn)超強(qiáng)地震時(shí)，構(gòu)造難以確保安全。與此相比，由于隔震裝置水平剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不大于上部構(gòu)造層間水平剛度，因此，上部構(gòu)造在地震中水平變形從傳統(tǒng)抗震構(gòu)造劇烈、由下往上不停加大“放大晃動(dòng)型”變?yōu)楦粽饦?gòu)造長(zhǎng)周期、遲緩、由下至上比較均衡“整體平動(dòng)型”，從有較大層間變形變?yōu)閮H有很微小層間變形，從而確保上部