结构消能减震技术

1、.wd构造消能减震技术1、构造消能减震的根本概念 地震发生时地面震动引起构造物的震动反响，地面地震能量向构造物输入。构造物接收了大量的地震能量，必然要进展能量转换或消耗才能最后终止震动反响。消能减震技术是将构造的某些构件设计成消能构件，或在构造的某些部位装设消能装置。在风或小震作用时，这些消能构件或消能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，构造具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求；当出现大风或大震作用时，随着构造侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入构造的地震或风振能量，使主体构造防止出现明显的非弹性状态，且迅速衰减构造的地震或风振反响位移、速度、加速

2、度等，保护主体构造及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌，到达减震抗震的目的。 消能部件消能构件或消能装置及其连接件按照不同“构件型式分为消能支撑、消能剪力墙、消能支承或悬吊构件、消能节点、消能连接等。 消能部件中的消能器又称阻尼器分为速度相关型如黏滞流体阻尼器、黏弹性阻尼器、黏滞阻尼墙、黏弹性阻尼墙；位移相关型如金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等，和其它类型如调频质量阻尼器TMD、调频液体阻尼器TLD等。 采用消能减震技术的构造体系与传统抗震构造体系相比，具有大震平安性、经济性和技术合理性。 技术指标：建筑构造消能减震设计方案，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑构造方案和建筑使用

3、要求，与采用抗震设计的设计方案进展技术、经济可行性的比照分析后确定。采用消能减震技术构造体系的计算分析应依据?建筑抗震设计标准?GB50011 进展，设计安装做法应遵循国家建筑标准设计图集?建筑构造消能减震(振)设计?09SG610-2，其产品应符合?建筑消能阻尼器?JG/T209 的规定。 适用范围：消能减震技术主要应用于高层建筑，高耸塔架，大跨度桥梁，柔性管道、管线(生命线工程)，既有建筑的抗震(或抗风)性能的改善等。 传统抗震构造体系，容许构造及承重构件(柱、粱、节点等)在地震中出现损坏构造及承重构件地震中的损坏过程，就是地震能量的“消能过程。构造及构件的严重破坏或倒塌，就是地震能量转换

4、或消耗的最终完成。构造消能减震体系，就是把构造物的某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成消能杆件，或在构造的某部位(层间空间、节点、联结缝等)装设消能装置。在风或小地震时，这些消能构件或消能装置具有足够的初绐刚度，处于弹性状态，构造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，随着构造侧向变形的增大消能构件或消能装置率先进人非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输人构造的地震能量，使主体构造防止出现明显的非弹性状态，并且迅速衰减构造的地震反响(位移、速度、加速度等)，从而保护主体构造及构件在强地震中免遭破坏，确保主体构造在强地震中的平安。 消能减震构造体系与传统抗震构造体系相

5、比照，具有下述优越性：平安性：传统抗震构造体系实质上是把构造本身及主要承重构件(柱、梁、节点等)作为“消能构件。按照传统抗震设计方法容许构造本身及构件在地震中出现不同程度的损坏。由于地震烈度的随机变化性和构造实际抗震能力设计计算的误差，构造在地震中的损坏程度难以控制；特别是出现超烈度强地震时，构造难以确保平安。 消能减震构造体系由于特别设置非承重的消能构件(消能支撑、消能剪力墙等)或消能装置，它们具有极大的消能能力，在强地震中能率先消耗构造的地震能量，迅速衰减构造的地震反响，并保护主体构造和构件免遭损坏，确保构造在强地震中的平安。 据我国对消能臧震构造的振动台试验(冼巧玲、周福霖、俞公骅，19

6、95)及国外学者完成的振动台试验(Pull，1988；Kelly，1990；soong，1992)可知，消能减震构造与传统抗震构造相比照，其地震反响减少40%60%。 另外，消能构件(或装置)属“非构造构件，即非承重构件，其功能仅是在构造变形过程中发挥消能作用，而不承当构造的承载作用，即它对构造的承载能力和平安性不构成任何影响或威胁。所以，消能减震构造体系是一种非常平安可靠的构造减震体系。经济性：传统抗震构造采用“硬抗地震的途径，通过加强构造、加大构件断面、加多配筋等途径中提高抗震性能，因而，抗震构造的造价大大提高。 消能减震构造是通过“柔性消能的途径以减少构造地震反响，因而，可以减少剪力墙的

7、设置，减小构造断面，减少配筋，而其耐震平安度反而提高。据国内外工程应用总结资料。采用消能减震构造体系比采用传统抗震构造体系，可节约构造造价510%。假设用于旧有建筑构造的耐震性能改造加固，消能减震加固方法比传统抗震加固方法，节省建造价10%60%。技术合理性：传统抗震构造体系是通过加强构造，提高侧向刚度以满足抗震要求的：但构造越加强刚度越大，地震作用(荷载)也越大只能再加强构造。如此恶性借环，其结果，除了平安性、经济性问题外，对于采用高强、轻质材料(强度高、断面小、刚度小)的高层建筑、超高层建筑、夫跨度构造及桥梁等的技术开展，造成严重的制约。 消能减震构造那么是通过设置消能构件或装置，使构造在

8、出现变形时大量迅速消耗地震能量，保护主体构造在强地震中的平安。构造越高、跨度越大，消能减震效果越显著。因而，消能减震技术必将成为采用高强轻质材料的高柔构造(超高层建筑、大跨度构造及桥梁等)的合理新途径。 由于消能减震构造体系有上述优越性，已被广泛、成功地应用于“柔性工程构造物的减震(或抗风)。一般来说，层数越多、高度越高、跨度越大、变形越大，消能减震效果越明显。所以多被应用于下述构造： 高层建筑，超高层建筑；高柔构造，高耸塔架；大跨度桥梁；柔性管道、管线(生命线工程)；旧有高柔建筑或构造物的抗震(或抗风)性能的改善提高。 构造消能减震体系由主体构造和消能构件(或装置)组成，可按消能构件的不同“

9、构件型式和消能装置的不同“消能型式分类，详见下列图所示。2、消能构件的不同构造形式 构造消能减震体系中的消能构件(或装置)，按照其构造形式可以做成： 图2 消能支撑消能构件的不同构造形式消能支撑：消能支撑可“代替一般的构造支撑，在抗震(或抗风)中发挥支撑的水平刚度和消能减震作用。消能支撑可以做成方框支撑、圆框支撑、穿插杆支撑、斜杆支撑、K形支撑、双K形支撑等。消能剪力墙：消能剪力墙可代替一般构造的剪力墙，在抗震(或抗风)中发挥剪力墙的水平刚度和消能减震作用。消能剪力墙可做成竖缝剪力墙、横缝剪力墙、斜缝剪力墙、周边缝剪力墙、整体剪力墙、别离式剪力墙等。 消能节点：在构造的梁柱节点或粱节点处装设消

10、能装置。当构造产生侧向位移，在节点处产牛角度变化、转动式错动时消能装置即发挥消能减震作用。消能联结：在构造的缝隙处或构造构件之间的联结处设置消能装置。当构造在缝隙或联结处产生相对变形时，消能装置即发挥消能减震作用。消能支撑或悬吊构件：对于某些线构造(如管道、线路等)，设置各种支撑或悬吊消能装置。当线构造发生震动时，支承或悬吊件即发挥消能减震作用。3、消能装置的不同消能形式 消能构件中装设有消能装置；消能装置的功能是，当构件(或节点)发生相对位移或转动时，产生较大的阻尼从而发挥消能减震作用。为了到达最正确消能效果，要求消能装置提供最大的阻尼，即当构件(或节点)在力(或弯矩)作用下发生位移(或转动)时，所做的功最大。 为了使消能装置具有较大的消能能力可以采用多种消能形式，一般有下述几种：摩擦消能：如摩擦消能支撑，摩擦节点(图2-6-16)；钢件(梁、板、棒)非弹性消能装置(图2-6-17)；材料塑性变形消能：如挤压铅阻尼器(图2-6-18)；材料粘弹性消能装置(图2-