耗能减震技术在抗震加固工程中的简化设计

介绍了阻尼器型屈曲约束支撑和阻尼器型屈曲约束钢板墙这两种耗能减震技术的简化设计方法,并通过这种简化设计方法使阻尼器型屈曲约束支撑这种耗能减震技术在抗震加固工程中的得到了应用,从案例分析结果看,这种耗能减震技术简化设计方法为结构抗震设计提供了可靠、便利的设计依据,是一种合理有效的抗震途径或结构振动控制技术手段,可应用于抗震加固工程的设计理论和分析。     

静力分析方法在消能减震结构分析中的应用

由于受制于计算机软件中的消能减震单元,目前尚无较适用的静力分析方法应用于消能减震结构在多遇地震和罕遇地震下的结构分析。有关含消能减震部件的结构分析,主要以动力时程分析和动力弹塑性时程分析方法为主,因此具有较大的难度和需要很长的分析时间。为了推进结构消能减震于工程项目上的应用,缩短分析上的繁杂程序,依据《建筑抗震设计规范》,配合美国FEMA 356规范,提出一套消能减震结构在多遇地震下的等值线性分析方法和在罕遇地震下的静力非线性推覆分析方法（pushover analysis）。此方法适用于位移型阻尼器和防屈曲支撑,不但可使消能减震结构的结构分析简化,并可避免计算机软件的限制,且在不含阻尼器元素的计算机软件上,依然可做消能减震结构在多遇地震和罕遇地震下的结构分析。并介绍了此分析方法在消能减震结构的结构分析中的应用,以证明其可行性。     

被动控制技术在大跨空间结构中的应用概况

结构被动控制技术将传统的依靠结构自身强度和刚度来增强结构抗力的设计方法转变为利用控制装置吸收并耗散振动能量,是抗震防灾的一种积极有效的设计手段.基于被动控制机理,分别从隔震、消能减震和调谐减震3种途径系统总结了被动控制技术在大跨空间结构中的应用概况,介绍了相应的控制措施和控制效果,给出了实用性的结论,结果可为大跨空间结构的工程设计提供参考.本成果对推动振动控制手段在大跨空间结构中的实际应用具有积极意义.     

评估结构抗震性能的能量方法

在抗震概念设计中，虽然确立了一些准则，但这些准则基本上是定性的，目前尚缺乏简明的定量评估准则。本文结合抗震设计规范提出了一种对结构抗震性能评估的能量方法，可用于抗震设计方案的定量评估和比较，以及场地对结构影响的定量评估，减震方案的评估。该方法在实际工程设计中的应用取得预期效果。     

复合外套型特高压交流CVT抗震与减震试验研究

为研究复合外套型电气设备的抗震性能与安装减震装置后的减震效果,对其进行特高压交流CVT地震模拟振动台试验研究,分析设备的动力特性与地震响应。白噪声试验结果表明试验设备安装减震器后其结构第一阶频率由1.07Hz略降低至1.04Hz,即减震装置对结构的整体刚度影响较小;人工波试验中原结构在地震动峰值加速度0.2g(PAG=0.2g)抗震试验中设备最大应力与位移响应为46.33 MPa与349.12mm,减震结构在PAG=0.5g抗震试验中,设备最大应力与位移响应为27.64 MPa与330.06mm,设备安装减震装置后抗震性能得到显著提升。试验研究结果可为复合材料电气设备抗震性能研究与减震装置应用提供参数数据。     

可控消能减震原理及结构分析

本文介绍一种新的减震结构体系及其分析方法。这种结构体系的减震系统由控制装置及耗能装置组成，控制装置根据结构反馈的相关信号，在回头点处启动耗能装置，耗散大量地震能量，属于半主动控制范畴。试验及理论分析表明，这种结构体系的减震效果良好，能够将结构的地震位移反应降低５０％以上。本文介绍了这种结构体系的减震工作原理、数学模型、理论分析方法及算例，并给出了相应的结论。     

9度区某超高层结构抗震与减震设计研究

乌兹别克斯坦某银行大厦,结构高度147.1 m, 9度抗震设防,采用钢筋混凝土框架-核心筒体系和组合减震技术。详细论述了该工程的体系选择、抗震和减震设计中面临的技术挑战,以及采取的应对措施。研究表明,9度区超高层结构采用钢筋混凝土框架-核心筒体系时,纯抗震体系无法满足水平位移限值以及构件承载力控制要求,为此采取了组合减震技术,即悬臂桁架黏滞阻尼器减震与金属连梁阻尼器减震措施,分别解决不同地震水平下的整体结构和构件设计问题,通过计算明确了减震措施所能达到的效果。另外,对9度区超高层减震效率和减震产品吨位等关键问题进行了讨论。通过制定合理的性能指标,并对抗震和减震措施进行充分优化和论证,最终保证了结构在不同阶段的性能满足设计要求。     

结构减震隔震设计最优化问题研究

针对结构抗震减震隔震设计结构动力学基本方程,进行了基本结构刚度、阻尼和质量三方面减震隔震设计问题特征分析,专门指出刚度和阻尼的减震隔震设计研究已经有规范规定,但对减轻结构质量的减震隔震设计仍是需要深入研究的创新问题。目前采用新材料进行设施农业结构减震隔震设计,特别是采用玄筋混凝土现代无金属结构进行结构抗震减震隔震设计,结构最优化设计的实现便有了新契机,且容易实现抗力均匀分布,将较为彻底地解决地震工程的最优结构抗震问题。     

消能减震技术用于C类框架学校建筑提高一度抗震设防加固的探讨

针对既有的C类框架学校建筑提高一度抗震设防的加固目标,从地震作用计算、结构抗震验算和抗震构造措施等方面详细分析了其中的加固难点,指出了应用传统抗震加固方法的一些不足之处,探讨了应用消能减震技术进行结构提高一度抗震设防加固的可行性;并以某C类框架学校建筑加固工程为实例,从减震控制效果分析、弹塑性变形验算、消能部件影响评价、抗震构造措施核查4个方面论证了消能减震加固方法的有效性和可操作性。结果表明,消能减震技术在C类框架学校建筑抗震加固中具有一定的应用优势,不但能有效控制结构的地震响应,而且依据减震效果可以适当降低结构的抗震构造要求。因此,只要通过合理的消能减震加固设计,再辅以额外的局部加强处理,完全可以实现C类框架学校建筑提高一度抗震设防的加固目标需求。     

消能减震的基本原理和实际应用

本文结合《建筑抗震设计规范》中新增的隔震和消能减震设计的内容，介绍了消能减震的原理和在抗震设计中的应用，并通过高层建筑应用实例显示其减震效果。从而为该技术的应用和发展提供参考。     

基础隔震结构的能量设计方法

本文以能量分析方法为基础,解释了基础隔震结构体系的能量设计原理和设计准则。根据作者建立的标准能量设计反应谱曲线,结合我国现行的抗震设计规范,建立了基础隔震结构体系的能量设计方法,通过能量平衡关系对隔层的变形反应进行预测．最后通过算例说明能量设计方法具有一定的可靠性,为该类体系的进一步推广奠定了基础。     

非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法

结合我国抗震设计规范,提出非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法.根据减震结构的特点,将其性能划分为使用良好、人身安全和防止倒塌3个水平,并用层间位移角限值予以量化;以简化的方法计算非线性黏滞阻尼器的等效阻尼比.在此基础上将结构转化为等效单自由度体系,利用基于位移的设计方法对非线性黏滞阻尼减震结构进行设计,通过算例,介绍用该方法对框架结构进行非线性黏滞阻尼减震设计的设计过程.实例分析表明,提出的非线性黏滞阻尼减震结构基于位移的设计方法是可行的,并且与时程分析得出的平均结果吻合较好,而且该方法简单实用,便于操作,能够控制减震结构在不同强度水准地震作用下的性能.     

耗能减振结构的抗震设计方法

本文基于国内外耗能减振装置的性能试验和耗能减振结构的计算研究并结合我国正在修订的建筑结构抗震规范。提出了耗能减震结构抗震设计的统一方法。首先,提出了速度相关型线性耗能器和滞变型耗能器等效阻尼和刚度的计算方法;其次,通过大量的计算比较,研究了耗能减振结构非交阻尼阵强行解耦的精度和实际应用的可行性,提出了在结构地震反应分析了振型分解反应谱法中耗能器可统一归结为结构附加振型阻尼比的方法;第三,通过耗能减     

近断层区的输入能量设计谱及其在基于能量抗震设计中的应用

研究并确定输入能量设计谱是建立基于性能抗震设计和评估能量方法的必要基础。选取断层15km投影距离内的224条强震记录讨论场地类型和断层距等因素的影响,建议了近场地震的输入能量设计谱(EIDS),在与实际记录及日本等国已有抗震规范比较后表明,所建议的设计能量谱能较好地反映近断层区潜在能量需求,在此基础上形成了基于能量的桥梁结构抗震评估设计方法,并用3座实际RC桥墩进行算例验证证明了所建议方法的可行性,表明基于既有抗震规范设计的桥梁结构仍有必要进行考虑近断层效应的耗能能力验算。     

Assessment of a capacity spectrum seismic design approach against cyclic and seismic experiments on full‐scale precast RC structures

Within the last decades, simplified methods alternative to dynamic nonlinear analysis have been developed to estimate the seismic performance of structures toward a performance‐oriented design. Considering drift as the main parameter correlated with structural damage, its estimation is of main importance to assess the structural performance. While traditional force‐based design deals with calibrated force reduction factors based on the expected structural ductility, other methods are based on the definition of a viscous damping factor defined as a function of the expected energy dissipated by the structure. An example is the capacity spectrum method. This method can be applied even without any a priori calibration or designer arbitrariness. This allows considering several peculiarities of the seismic behavior of precast structures, which may be influenced by nontraditional hysteresis of connections and members, interaction with the cladding panels, P‐δ effects, etc. The paper aims at verifying the soundness and accuracy of this method through the comparison of its predictions against the results of cyclic and pseudodynamic tests on precast structures, including single‐ and multistory buildings either stiff or flexible, obtained on full‐scale building prototypes tested within the framework of recent research projects (namely, “Precast Structures EC8,” “Safecast,” and “Safecladding”). Two simple methodologies of determination of the equivalent viscous damping from a force‐displacement cycle, based on the dissipated energy in relation to 2 different estimates of the elastic strain energy, are addressed and compared. Comments on the possible use of this procedure for the estimation of the seismic performance of precast structures are provided.     

Merging energy‐based design criteria and reliability‐based methods: exploring a new concept

This paper examines the potential development of a probabilistic design methodology, considering hysteretic energy demand, within the framework of performance‐based seismic design of buildings. This article does not propose specific energy‐based criteria for design guidelines, but explores how such criteria can be treated from a probabilistic design perspective. Uniform hazard spectra for normalized hysteretic energy are constructed to characterize seismic demand at a specific site. These spectra, in combination with an equivalent systems methodology, are used to estimate hysteretic energy demand on real building structures. A design checking equation for a (hypothetical) probabilistic energy‐based performance criterion is developed by accounting for the randomness of the earthquake phenomenon, the uncertainties associated with the equivalent system analysis technique, and with the site soil factor. The developed design checking equation itself is deterministic, and requires no probabilistic analysis for use. The application of the proposed equation is demonstrated by applying it to a trial design of a three‐storey steel moment frame. The design checking equation represents a first step toward the development of a performance‐based seismic design procedure based on energy criterion, and additional works needed to fully implement this are discussed in brief at the end of the paper. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

体育场震后修复再建中混凝土结构消能减震设计研究

以往是用高层建筑防屈曲支撑的混凝土减震加固方法,以加固震后体育场混凝土结构的防屈曲支撑力为重点,存在的问题是未考虑结构不同部位节点的防屈曲消能减震支撑性能,加固效果差,需要深入研究混凝土结构建筑加固措施,提高震后体育场修复质量。研究采用基于性能和需求的消能减震设计方法,合理布置混凝土的消能支撑结构,在混凝土结构中底层节点设置防屈曲消能减震支撑,其他节点设置黏滞阻尼器,获取最佳阻尼器设置方案,提高结构减震加固效果。仿真实验说明,EL-Centro(NS)地震波和Newhall地震波情况下,所研究方法设计的消能减震新结构平均顶点侧移值分别比原结构小62 mm和110 mm;在不同震级的情况下,节点间位移角新结构小于原结构,说明该方法设计的体育场修复中混凝土结构减震稳定性强,是一种有效的减震加固方法。     

基于传力路径的平面不规则RC框架结构减震设计

针对平面不规则RC框架结构,从构件安全层次出发提出基于传力路径的减震设计方法。首先根据广义结构刚度法的基本原理计算结构中所有构件的重要性系数,再假定消能支撑的截面参数,取每层最重要的构件位置布置支撑,经支撑在最不利地震组合下的轴力验算后确定支撑的最终设计参数和数量,然后考虑远场、近场有脉冲以及近场无脉冲地震动从双向输入对结构响应的影响,对减震前、后结构分别进行动力时程分析。分析结果表明,利用此方法优化布置支撑能为结构中重要构件提供有效保护,且在小、中、大震下消能支撑均能运作良好,使整体结构响应得到很好地控制。     

框架结构基于能量地震反应分析及设计方法的理论研究

通过对多自由度体系结构在地震作用下的能量分析,考虑地震动因素和结构自身特性,提出基于能量概念的二阶段设计方法,取得了较有意义的研究成果,对于基于能量的抗震设计方法走向实用化,提供一条思路。     

Estimation of hysteretic energy demand using concepts of modal pushover analysis

Hysteretic energy dissipation in a structure during an earthquake is the key factor, besides maximum displacement, related to the amount of damage in it. This energy demand can be accurately computed only through a nonlinear time‐history analysis of the structure subjected to a specific earthquake ground acceleration. However, for multi‐story structures, which are usually modeled as multi‐degree of freedom (MDOF) systems, this analysis becomes computation intensive and time consuming and is not suitable for adopting in seismic design guidelines. An alternative method of estimating hysteretic energy demand on MDOF systems is presented here. The proposed method uses multiple ‘generalized’ or ‘equivalent’ single degree of freedom (ESDOF) systems to estimate hysteretic energy demand on an MDOF system within the context of a ‘modal pushover analysis’. This is a modified version of a previous procedure using a single ESDOF system. Efficiency of the proposed procedure is tested by comparing energy demands based on this method with results from nonlinear dynamic analyses of MDOF systems, as well as estimates based on the previous method, for several ground motion scenarios. Three steel moment frame structures, of 3‐, 9‐, and 20‐story configurations, are selected for this comparison. Bias statistics that show the effectiveness of the proposed method are presented. In addition to being less demanding on the computation time and complexity, the proposed method is also suitable for adopting in design guidelines, as it can use response spectra for hysteretic energy demand estimation. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.