結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)

1、.wd構(gòu)造消能減震技術(shù)1、構(gòu)造消能減震的根本概念 地震發(fā)生時地面震動引起構(gòu)造物的震動反響，地面地震能量向構(gòu)造物輸入。構(gòu)造物接收了大量的地震能量，必然要進展能量轉(zhuǎn)換或消耗才能最后終止震動反響。消能減震技術(shù)是將構(gòu)造的某些構(gòu)件設(shè)計成消能構(gòu)件，或在構(gòu)造的某些部位裝設(shè)消能裝置。在風(fēng)或小震作用時，這些消能構(gòu)件或消能裝置具有足夠的初始剛度，處于彈性狀態(tài)，構(gòu)造具有足夠的側(cè)向剛度以滿足正常使用要求；當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)或大震作用時，隨著構(gòu)造側(cè)向變形的增大，消能構(gòu)件或消能裝置率先進入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入構(gòu)造的地震或風(fēng)振能量，使主體構(gòu)造防止出現(xiàn)明顯的非彈性狀態(tài)，且迅速衰減構(gòu)造的地震或風(fēng)振反響位移、速度、加速

2、度等，保護主體構(gòu)造及構(gòu)件在強地震或大風(fēng)中免遭破壞或倒塌，到達減震抗震的目的。 消能部件消能構(gòu)件或消能裝置及其連接件按照不同“構(gòu)件型式分為消能支撐、消能剪力墻、消能支承或懸吊構(gòu)件、消能節(jié)點、消能連接等。 消能部件中的消能器又稱阻尼器分為速度相關(guān)型如黏滯流體阻尼器、黏彈性阻尼器、黏滯阻尼墻、黏彈性阻尼墻；位移相關(guān)型如金屬屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等，和其它類型如調(diào)頻質(zhì)量阻尼器TMD、調(diào)頻液體阻尼器TLD等。 采用消能減震技術(shù)的構(gòu)造體系與傳統(tǒng)抗震構(gòu)造體系相比，具有大震平安性、經(jīng)濟性和技術(shù)合理性。 技術(shù)指標(biāo)：建筑構(gòu)造消能減震設(shè)計方案，應(yīng)根據(jù)建筑抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場地條件、建筑構(gòu)造方案和建筑使用

3、要求，與采用抗震設(shè)計的設(shè)計方案進展技術(shù)、經(jīng)濟可行性的比照分析后確定。采用消能減震技術(shù)構(gòu)造體系的計算分析應(yīng)依據(jù)?建筑抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?GB50011 進展，設(shè)計安裝做法應(yīng)遵循國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集?建筑構(gòu)造消能減震(振)設(shè)計?09SG610-2，其產(chǎn)品應(yīng)符合?建筑消能阻尼器?JG/T209 的規(guī)定。 適用范圍：消能減震技術(shù)主要應(yīng)用于高層建筑，高聳塔架，大跨度橋梁，柔性管道、管線(生命線工程)，既有建筑的抗震(或抗風(fēng))性能的改善等。 傳統(tǒng)抗震構(gòu)造體系，容許構(gòu)造及承重構(gòu)件(柱、粱、節(jié)點等)在地震中出現(xiàn)損壞構(gòu)造及承重構(gòu)件地震中的損壞過程，就是地震能量的“消能過程。構(gòu)造及構(gòu)件的嚴(yán)重破壞或倒塌，就是地震能量轉(zhuǎn)換

4、或消耗的最終完成。構(gòu)造消能減震體系，就是把構(gòu)造物的某些非承重構(gòu)件(如支撐、剪力墻、連接件等)設(shè)計成消能桿件，或在構(gòu)造的某部位(層間空間、節(jié)點、聯(lián)結(jié)縫等)裝設(shè)消能裝置。在風(fēng)或小地震時，這些消能構(gòu)件或消能裝置具有足夠的初紿剛度，處于彈性狀態(tài)，構(gòu)造物仍具有足夠的側(cè)向剛度以滿足使用要求。當(dāng)出現(xiàn)中、強地震時，隨著構(gòu)造側(cè)向變形的增大消能構(gòu)件或消能裝置率先進人非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸人構(gòu)造的地震能量，使主體構(gòu)造防止出現(xiàn)明顯的非彈性狀態(tài)，并且迅速衰減構(gòu)造的地震反響(位移、速度、加速度等)，從而保護主體構(gòu)造及構(gòu)件在強地震中免遭破壞，確保主體構(gòu)造在強地震中的平安。 消能減震構(gòu)造體系與傳統(tǒng)抗震構(gòu)造體系相

5、比照，具有下述優(yōu)越性：平安性：傳統(tǒng)抗震構(gòu)造體系實質(zhì)上是把構(gòu)造本身及主要承重構(gòu)件(柱、梁、節(jié)點等)作為“消能構(gòu)件。按照傳統(tǒng)抗震設(shè)計方法容許構(gòu)造本身及構(gòu)件在地震中出現(xiàn)不同程度的損壞。由于地震烈度的隨機變化性和構(gòu)造實際抗震能力設(shè)計計算的誤差，構(gòu)造在地震中的損壞程度難以控制；特別是出現(xiàn)超烈度強地震時，構(gòu)造難以確保平安。 消能減震構(gòu)造體系由于特別設(shè)置非承重的消能構(gòu)件(消能支撐、消能剪力墻等)或消能裝置，它們具有極大的消能能力，在強地震中能率先消耗構(gòu)造的地震能量，迅速衰減構(gòu)造的地震反響，并保護主體構(gòu)造和構(gòu)件免遭損壞，確保構(gòu)造在強地震中的平安。 據(jù)我國對消能臧震構(gòu)造的振動臺試驗(冼巧玲、周福霖、俞公驊，19

6、95)及國外學(xué)者完成的振動臺試驗(Pull，1988；Kelly，1990；soong，1992)可知，消能減震構(gòu)造與傳統(tǒng)抗震構(gòu)造相比照，其地震反響減少40%60%。 另外，消能構(gòu)件(或裝置)屬“非構(gòu)造構(gòu)件，即非承重構(gòu)件，其功能僅是在構(gòu)造變形過程中發(fā)揮消能作用，而不承當(dāng)構(gòu)造的承載作用，即它對構(gòu)造的承載能力和平安性不構(gòu)成任何影響或威脅。所以，消能減震構(gòu)造體系是一種非常平安可靠的構(gòu)造減震體系。經(jīng)濟性：傳統(tǒng)抗震構(gòu)造采用“硬抗地震的途徑，通過加強構(gòu)造、加大構(gòu)件斷面、加多配筋等途徑中提高抗震性能，因而，抗震構(gòu)造的造價大大提高。 消能減震構(gòu)造是通過“柔性消能的途徑以減少構(gòu)造地震反響，因而，可以減少剪力墻的

7、設(shè)置，減小構(gòu)造斷面，減少配筋，而其耐震平安度反而提高。據(jù)國內(nèi)外工程應(yīng)用總結(jié)資料。采用消能減震構(gòu)造體系比采用傳統(tǒng)抗震構(gòu)造體系，可節(jié)約構(gòu)造造價510%。假設(shè)用于舊有建筑構(gòu)造的耐震性能改造加固，消能減震加固方法比傳統(tǒng)抗震加固方法，節(jié)省建造價10%60%。技術(shù)合理性：傳統(tǒng)抗震構(gòu)造體系是通過加強構(gòu)造，提高側(cè)向剛度以滿足抗震要求的：但構(gòu)造越加強剛度越大，地震作用(荷載)也越大只能再加強構(gòu)造。如此惡性借環(huán)，其結(jié)果，除了平安性、經(jīng)濟性問題外，對于采用高強、輕質(zhì)材料(強度高、斷面小、剛度小)的高層建筑、超高層建筑、夫跨度構(gòu)造及橋梁等的技術(shù)開展，造成嚴(yán)重的制約。 消能減震構(gòu)造那么是通過設(shè)置消能構(gòu)件或裝置，使構(gòu)造在

8、出現(xiàn)變形時大量迅速消耗地震能量，保護主體構(gòu)造在強地震中的平安。構(gòu)造越高、跨度越大，消能減震效果越顯著。因而，消能減震技術(shù)必將成為采用高強輕質(zhì)材料的高柔構(gòu)造(超高層建筑、大跨度構(gòu)造及橋梁等)的合理新途徑。 由于消能減震構(gòu)造體系有上述優(yōu)越性，已被廣泛、成功地應(yīng)用于“柔性工程構(gòu)造物的減震(或抗風(fēng))。一般來說，層數(shù)越多、高度越高、跨度越大、變形越大，消能減震效果越明顯。所以多被應(yīng)用于下述構(gòu)造： 高層建筑，超高層建筑；高柔構(gòu)造，高聳塔架；大跨度橋梁；柔性管道、管線(生命線工程)；舊有高柔建筑或構(gòu)造物的抗震(或抗風(fēng))性能的改善提高。 構(gòu)造消能減震體系由主體構(gòu)造和消能構(gòu)件(或裝置)組成，可按消能構(gòu)件的不同“

9、構(gòu)件型式和消能裝置的不同“消能型式分類，詳見下列圖所示。2、消能構(gòu)件的不同構(gòu)造形式 構(gòu)造消能減震體系中的消能構(gòu)件(或裝置)，按照其構(gòu)造形式可以做成： 圖2 消能支撐消能構(gòu)件的不同構(gòu)造形式消能支撐：消能支撐可“代替一般的構(gòu)造支撐，在抗震(或抗風(fēng))中發(fā)揮支撐的水平剛度和消能減震作用。消能支撐可以做成方框支撐、圓框支撐、穿插桿支撐、斜桿支撐、K形支撐、雙K形支撐等。消能剪力墻：消能剪力墻可代替一般構(gòu)造的剪力墻，在抗震(或抗風(fēng))中發(fā)揮剪力墻的水平剛度和消能減震作用。消能剪力墻可做成豎縫剪力墻、橫縫剪力墻、斜縫剪力墻、周邊縫剪力墻、整體剪力墻、別離式剪力墻等。 消能節(jié)點：在構(gòu)造的梁柱節(jié)點或粱節(jié)點處裝設(shè)消

10、能裝置。當(dāng)構(gòu)造產(chǎn)生側(cè)向位移，在節(jié)點處產(chǎn)牛角度變化、轉(zhuǎn)動式錯動時消能裝置即發(fā)揮消能減震作用。消能聯(lián)結(jié)：在構(gòu)造的縫隙處或構(gòu)造構(gòu)件之間的聯(lián)結(jié)處設(shè)置消能裝置。當(dāng)構(gòu)造在縫隙或聯(lián)結(jié)處產(chǎn)生相對變形時，消能裝置即發(fā)揮消能減震作用。消能支撐或懸吊構(gòu)件：對于某些線構(gòu)造(如管道、線路等)，設(shè)置各種支撐或懸吊消能裝置。當(dāng)線構(gòu)造發(fā)生震動時，支承或懸吊件即發(fā)揮消能減震作用。3、消能裝置的不同消能形式 消能構(gòu)件中裝設(shè)有消能裝置；消能裝置的功能是，當(dāng)構(gòu)件(或節(jié)點)發(fā)生相對位移或轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生較大的阻尼從而發(fā)揮消能減震作用。為了到達最正確消能效果，要求消能裝置提供最大的阻尼，即當(dāng)構(gòu)件(或節(jié)點)在力(或彎矩)作用下發(fā)生位移(或轉(zhuǎn)動)時，所做的功最大。 為了使消能裝置具有較大的消能能力可以采用多種消能形式，一般有下述幾種：摩擦消能：如摩擦消能支撐，摩擦節(jié)點(圖2-6-16)；鋼件(梁、板、棒)非彈性消能裝置(圖2-6-17)；材料塑性變形消能：如擠壓鉛阻尼器(圖2-6-18)；材料粘彈性消能裝置(圖2-