钢结构减震设计指南

钢结构减震设计指南消能减震技术中，消能减震装置是实现减震目标的主要载体。目前已有许多学者18-94针对钢结构中的各类消能减震装置进行了研究，其消能减震作用已经得到证实。在消能减震技术的应用过程中，减震设计方法进入了学界视野。现有减震设计方法的研究热点主要包含针对超限结构的设计、针对新型体系的设计和针对工程应用的设计3个方面。（1） 针对超限结构的设计。高层、超高层建筑结构或大跨度不规则等超限高层结构，其消能减震装置的布置受结构单体特征影响，现行规范无法对其产生充分的指导作用，需要学者及工程师依据结构特点进行个性化设计，以满足结构安全要求。单体设计一般具有较强的专业性和针对性，其设计方法不具有普适性，在进行普通结构设计时，很难起到参考作用。（2） 针对新型体系的设计。随着消能减震技术不断发展，新型消能减震装置层出不穷。新型消能减震装置构造新、应用少，需要学者进行减震设计方法研究，其研究集中在理论设计部分，需要进一步优化设计过程才便于实际应用。（3） 针对工程应用的设计。现有的建筑结构抗震设计在多年的发展之后趋于成熟，减震设计理论不断发展，但是超限结构设计普适性差，新型体系设计实践困难，为了更好地指导减震结构设计，学者进行了实用减震方法设计。Ou等基于主动控制力对提出了结构减震设计的基本流程，但相对简略，不便实用。Zhou等提出了一种实用的钢筋混凝土结构两阶段减震设计方法，利用其性能设计目标给出了黏滞阻尼器数量的估计方法，并用一实际算例进行了方法验证，然而并未对钢结构进行进一步考虑。裴星洙等进行了等效线性化理论、能量平衡和倍数法3种设计方法设计黏滞阻尼器阻尼投放量的对比研究，认为采用能量法设计时需要的参数和公式少，且其设计效果好，然而能量法假设地震能量全由阻尼器吸收或耗散，并未考虑结构自身的耗能作用。翁大根等提出了一种减震结构实用设计方法，并与日本JSSIManual设计法进行了对比，认为其方法可行性有效性强，但仍有进一步提高设计效率的空间。钢材强度高、材性均匀、易于工厂批量化生产的特性和钢结构重量轻、抗震和耐热性能好等优点决定了钢结构具有广阔的应用前景。在地震作用下，其变形能力较钢筋混凝土结构好，同一水准下，变形限值大于或等于钢筋混凝土结构，可能对黏滞阻尼器的性能发挥产生影响。因此有必要对钢结构进行分析，考虑其变形特征，给出实用减震设计方法。1、钢结构减震设计流程根据结构减震设计基本原理，文中针对钢结构提出一种实用减震设计方法，其基本流程如图1所示。该减震设计方法首先需要确定结构设计目标及目标附加阻尼比，以此为基础，确定结构性能指标要求后确定黏滞阻尼器延性需求，而后计算黏滞阻尼力，并根据阻尼器实际型号确定布置数量。随后，以性能指标要求为准，进行控制效果分析。

文中以“三水准”设计目标下的钢结构作为分析对象，通过选取适当的目标附加阻尼比和结构性能指标要求，进行结构减震设计，并利用两个实例验证了设计方法的正确性。开姑求业汹足腔求目掾附加就比團1考虑牯滞阻尼器延性需求的减霍设计流程图1SM隠分折利用两个实例验证了设计方法的正确性。开姑求业汹足腔求目掾附加就比團1考虑牯滞阻尼器延性需求的减霍设计流程图1SM隠分折慟匸仙陆IW•川I矩益数M瑞定Iffl阻尼鮒显性需求*1结构阳H【标2、钢结构结构特征钢筋混凝土结构的阻尼比约为0.05已被业内广泛认可，钢结构的阻尼比由于结构刚度、质量、高宽比、材料内摩擦及节点摩擦等多种因素的影响，区别较大。李国强等""进行了外挂轻质砂加气混凝土墙板及填充轻质砂加气混凝土的钢结构振动台试验，结果表明，钢框架为空框架时，结构X向、Y向一阶阻尼比分别为1.58%和2.99%,分别外挂墙板及设置填充墙后，阻尼比变为6.94%和3.13%。施卫星等13对上海10栋钢结构建筑进行了脉动法动力测试，实测结构等效阻尼比为1.4%~4.5%,测试结果多小于《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》的规定，且有较强离散性。曹资等184总结了钢结构阻尼比的实测值情况，其统计特征基本反映为：(1)钢框架阻尼比取值多小于0.02；(2)钢结构阻尼比基本随结构高度的增加而减小。《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》第8.2.2条规定：钢结构抗震计算时，多遇地震下的计算，高度不大于50m时可取0.04；高度大于50m且小于200m时，可