粘滯阻尼消能減震結(jié)構(gòu)減震效果分析.pdf

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1、案例分析粘滯阻尼消能減震結(jié)構(gòu)減震效果分析陶禮龍(廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州510290)摘要:以某采用粘滯阻尼消能減震裝置的高層為實(shí)際工程背景,采用有限元軟件ANSYS建立計(jì)算模型并進(jìn)行動力時程分析,通過無控結(jié)構(gòu)和消能減震結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)對比,分析粘滯阻尼消能減震結(jié)構(gòu)的減震效果。關(guān)鍵詞:粘滯阻尼器;消能減震結(jié)構(gòu);時程分析;地震反應(yīng)中圖分類號:TU20文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1674—3024(2014)2—48—03引言傳統(tǒng)的抗震方法(即延性抗震設(shè)計(jì))是通過提高結(jié)構(gòu)自身的剛度、強(qiáng)度和延性來提高結(jié)

2、構(gòu)的抗震能力,延性抗震設(shè)計(jì)雖然能達(dá)到現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)的設(shè)防要求,但仍存在諸如無法抵抗高于設(shè)防烈度地震、只考慮結(jié)構(gòu)本身抗震設(shè)防和構(gòu)件截面過大等安全性、適用性、耐久性問題。而結(jié)構(gòu)減震控制方法通過在工程結(jié)構(gòu)的特定部位,裝設(shè)某種裝置或施加外力,調(diào)整或改變結(jié)構(gòu)的動力特性,改變結(jié)構(gòu)的震動反應(yīng),有效的保護(hù)結(jié)構(gòu)在地震中的安全。此方法由于其有效、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),近年來得到了廣泛運(yùn)用。圖2無控結(jié)構(gòu)有限元模型圖3消能結(jié)構(gòu)有限元模型1工程概況3地震反應(yīng)的分析與對比某高層位于6度區(qū),

3、屬乙類建筑。建筑地下4層,地本文選取Ⅱ類場地上的ElCentro(N—S)波,Kobe波上主樓46層、副樓21層,總高度211.8m。主樓、副樓在和武漢人工波USER1。采用同一組地震波的兩個水平方向副樓頂部5層通過空中連廊連成一體,空中連廊長45m,分量輸入,其加速度最大值按“水平1(X向):水平2(Y向)寬25.5m,高16.4m。結(jié)構(gòu)在第8、8夾層、22、24、31、=1:0.85”的比例進(jìn)行調(diào)整,峰值加速度取35cms/2。33、35、37、39、41、43、44層設(shè)置了粘滯阻尼器。其平對無控

4、結(jié)構(gòu)(未加設(shè)粘滯阻尼阻尼器)和消能建筑結(jié)面布置圖如下:構(gòu)(加設(shè)粘滯阻尼器)進(jìn)行7度多遇地震下的動力時程分析,地震波采用雙向輸入,在地震反應(yīng)對比如下。3.1頂層加速度對比2.52.01.5無控結(jié)構(gòu))1.0消能結(jié)構(gòu)20.50.0加速度(m/s-0.5-1.0-1.5-2.0-2.50510152025時間(s)圖1標(biāo)準(zhǔn)層平面圖圖4ElCentro波作用下X向頂層加速度時程曲線2有限元模型的建立2.52.01.5無控結(jié)構(gòu)1.0采用有限元軟件ANSYS進(jìn)行建模,模型各構(gòu)件的截面)消能結(jié)構(gòu)20.5尺寸均與原型相

5、同,模型以原型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)標(biāo)高為嵌固端。0.0加速度(m/s-0.5梁、柱采用BEAM188單元,剪力墻、樓板采用SHELL63-1.0-1.5單元,粘滯阻尼器采用COMBIN14單元,分析時使用-2.0-2.50510152025COMBIN14單元的軸向功能,忽略粘滯阻尼器的剛度,只時間(s)考慮其阻尼系數(shù)。圖5ElCentro波作用下Y向頂層加速度時程曲線48建筑建材裝飾2014年第2期 上半刊案例分析2.53002.02501.5無控結(jié)構(gòu)消能結(jié)構(gòu)2001.0150無控結(jié)構(gòu)2)0.5消能結(jié)構(gòu)100

6、0.050-0.5加速度(m/s0-1.0-50-1.5位移(mm)-2.0-100-2.5-1500510152025-200時間(s)-250圖6Kobe波作用下X向頂層加速度時程曲線-3000510152025時間(s)2.01.5圖11ElCentro波作用下Y向頂層位移時程曲線1.0無控結(jié)構(gòu)消能結(jié)構(gòu)2)0.53000.0250加速度(m/s-0.5200-1.0150無控結(jié)構(gòu)100消能結(jié)構(gòu)-1.550-2.005101520250時間(s)位移(mm)-50-100圖7Kobe波作用下Y向頂

7、層加速度時程曲線-150-2002.0-2501.5-30005101520251.0無控結(jié)構(gòu))消能結(jié)構(gòu)時間(s)20.50.0圖12Kobe波作用下X向頂層位移時程曲線加速度(m/s-0.5-1.0300-1.5250-2.02000510152025150時間(s)100無控結(jié)構(gòu)消能結(jié)構(gòu)50圖8人工波作用下X向頂層加速度時程曲線0位移(mm)-50-1002.0-150-2001.5-2501.0-300)無控結(jié)構(gòu)051015202520.5消能結(jié)構(gòu)時間(s)0.0加速度(m/s-0.5圖13Ko

8、be波作用下Y向頂層位移時程曲線-1.0300-1.5250-2.02000510152025無控結(jié)構(gòu)150時間(s)消能結(jié)構(gòu)10050圖9人工波作用下Y向頂層加速度時程曲線對比0位移(mm)-50由圖4—圖9可知,在ElCentro波、Kobe波、人工-100-150波多遇地震作用下,消能結(jié)構(gòu)在X、Y向頂層加速度峰值-200均比無控結(jié)構(gòu)有明顯減小。具體表現(xiàn)為:ElCentro波作用-250-3000510152025下,X向頂層加速度峰值減小31.05

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