金属阻尼器在高烈度区学校建筑的应用研究

提高学校公共建筑在地震作用下的抗震能力是自汶川地震后一直备受关注的研究课题。高烈度地区对地震设防烈度要求较高,该类建筑的结构抗震设计难度较大。通过对常规框架结构方案及增设金属阻尼器的消能减震方案进行对比分析,发现在地震作用下阻尼器发生剪切变形,小震工况即屈服耗能,能够提供1%的附加阻尼比。相比于传统框架结构,消能减震方案能够有效减小结构构件的尺寸,进而满足学校建筑对于净高的要求。在罕遇地震作用下,该结构体系满足"强柱弱梁"的设计准则,结构位移角满足规范要求,抗震性能较纯框架结构好。研究结论可为金属阻尼器的设计和进一步研究提供参考。     

西昌市某高层剪力墙结构隔震设计与分析

针对西昌市某高层钢筋混凝土剪力墙结构进行了橡胶支座隔震设计和抗震性能分析。西昌市抗震设防烈度为9度,历史上曾发生过7.5级地震。该工程场址地质构造较复杂,东侧区域有一条隐伏断层,属则木河断裂带次生断层。则木河断裂带是川西主要发震断裂带之一,至今仍是一条活动较强烈的大断裂。按照《建筑抗震设计规范》(2016版)要求,取近场影响系数1.5,以提高结构的安全度;选取Ⅱ类场地5条天然地震波和2条人工模拟地震波,共计七条符合规范要求的地震波;基于SAP2000软件对结构进行了隔震设计,中震作用下结构层间剪力和倾覆弯矩减震系数最大值为0.24,比非隔震结构地震响应减小显著,罕遇地震下隔震支座的面压、水平位移能够满足规范要求。采用ABAQUS对结构进行了罕遇地震动力弹塑性时程分析,结果表明结构能够满足"大震不倒"的抗震设防目标。     

《建筑抗震设计规范》若干问题的探讨

《建筑抗震设计规范》是确保全国地震区各类建筑具有合理抗震可靠度的关键性技术文件。本文结合工程抗震设计经验,对多遇地震结构承载力验算、抗震设防烈度地震作用、抗震性态设计、乙类建筑抗震设防标准、竖向地震作用进行探讨。指出:建筑的抗震设防目标是地震基本烈度,应采用基本烈度地震作用进行结构承载力和变形的抗震验算。建筑抗震性能化设计应按设防分类控制建筑震害、分类规定设计地震加速度、抗震构造措施不能降低。乙类建筑抗震承载力应适当增强。竖向地震作用应按设防烈度确定。     

高强度地震下带钢避难建筑抗震设计

为了提高带钢避难建筑的抗震性能,对高强度地震下带钢避难建筑实施抗震设计。设置高强度地震下带钢避难所的抗震设防要求,给出不同地震情况下地震避难所设防加速度值以及地震避难所地震影响系数最高值,通过SAP2000分析软件对带钢地震避难建筑结构实施动力弹塑性时程研究,选择合理的塑性铰参数值,通过在建筑周围设置钢支撑的策略对带钢避难建筑实施设计,分析高强度地震下的带钢避难建筑的抗震性能。实验结果说明,采用所提设计方法下的带钢避难建筑在大震情况下的反应优,延性较强,在不同地震波作用下的水平方向位移角满足抗震设防规范。     

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。     

不同版本规范设计的底框砌体结构地震易损性对比

历次地震震害表明,底框砌体结构在遭遇大地震时破坏严重。本文比较了《GBJ11-89建筑抗震设计规范》和《GB50011-2001建筑抗震设计规范》中关于该类结构的抗震设计要求。参考某地一个实际底框砌体结构建筑设计资料,分别按上述两版本规范设计了2个具有代表性的底框砌体结构。采用层间剪切模型基于IDA方法对结构进行了地震易损性分析,对比分析结果表明:按两版本规范设计的底框砌体结构的破坏均出现在过渡层;在设防地震作用下,按《89规范》设计的结构达到中等破坏的概率最大,使用功能受到影响,按《01规范》设计的结构达到轻微破坏状态的概率最大,使用功能基本无影响;在罕遇地震作用下,按《01规范》设计的结构发生严重破坏和毁坏的概率比按《89规范》设计的结构明显降低,抗震能力明显提高。本文提供的结果可丰富底框砌体结构地震易损性数据,为区域地震风险评估、震害预测等研究提供更加精细的易损性模型。     

某耗能减震框肢剪力墙转换结构分析

采用复合型铅粘弹性阻尼器对带转换层框肢剪力墙结构的某酒店进行了耗能减震设计,对耗能减震结构和钢支撑结构进行了对比分析,包括反应谱和局部非线性多遇地震作用和罕遇地震作用下的时程分析。结果表明,底部框架结构布置复合型铅粘弹性阻尼器后,在多遇和罕遇地震情况下层间位移能满足《建筑抗震设计规范》要求,并且采用耗能减震结构能优化整体结构,不会对转换层上部结构产生不利的影响,能更好地改善结构的抗震性能。     

某教学楼框架结构的黏滞阻尼器减震加固设计

介绍了位于抗震设防烈度Ⅶ度区的某中学6层教学楼所采用的黏滞流体阻尼器的消能减震加固的计算和设计。该教学楼为现浇混凝土框架结构,考虑到其建筑使用功能和抗震要求,在1~6层优化布置了52套黏滞流体阻尼器,时程分析结果表明:黏滞流体阻尼器可大量耗散地震动能量,显著降低了结构的地震响应。     

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.     

钢管混凝土框架-混凝土核心筒减震结构振动台试验研究

某超高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒结构因指标超限在设计中采用了耗能减震技术,为了检验该减震结构的抗震性能,制作了1/35的缩尺模型,通过在钢管混凝土框架设置阻尼器或不设置阻尼器,进行模拟地震振动台对比试验,研究了模型结构的动力特性和不同烈度地震作用下的加速度、位移和应变响应。研究结果表明:地震作用下,该钢管混凝土框架-混凝土核心筒减震结构与钢管混凝土框架-混凝土核心筒结构相比,位移、加速度和应变响应均有一定程度的降低;罕遇地震作用下,通过设置耗能减震构件,层间位移角最大值从超过规范要求的1/84减低至满足规范要求的1/130,表明该减震结构具有更优良的抗震性能。     

城市轨道交通大型地下空间结构抗震性能分析

以某城市轨道交通大型地下空间结构工程为背景,研究和分析大型地下空间结构在设防地震和罕遇地震作用下的结构抗震性能。利用MIDAS/GTS大型有限元程序建立三维动力模型,采用时程分析法,获得了结构的变形和内力响应,分析了结构的层间位移差、层间位移角和结构静动力力学特性。基于场地条件下的大型地下空间结构,在设防地震下顶底板处层间位移差最大值为12.00mm,位移角最大值为1/20831/550;在罕遇地震下顶底板处层间位移差最大值为21.82mm,位移角最大值为1/11451/250,总体上满足结构变形要求。研究结果表明:对于大型地下空间结构,在进行结构设计时,除了静力计算工况,应综合考虑抗震工况,开展三维动力时程分析,以便全面掌握其抗震性能;在地震作用下,结构顶板、侧墙和底板等某些部位的内力值较静力计算工况大;大型地下空间主体结构开口处为薄弱环节,应在设计中进行相关加固措施考虑。     

8.5度设防区剪力墙结构层间位移角限值探讨

为满足小震作用下结构层间位移角限值的要求,抗震设防高烈度区设计的结构竖向构件多,截面尺寸大,影响建筑使用空间。控制小震作用下的层间位移角除满足舒适度、装饰结构和机械设备正常使用的需求外,主要目的是确保结构大震不倒。根据新疆喀什地区(8.5度设防)128条强震地震动和当地实际工程,参照现行不同规范对层间位移角限值的规定,以层间位移角和高度为控制参数,设计6个剪力墙结构模型,采用基于构件变形的抗震性能评估方法研究大震作用下结构的安全性。结果表明：6个剪力墙结构在8.5度大震作用下均满足“大震不倒”的要求,且在两倍大震作用下具有合理的屈服耗能机制。建议小震作用下新疆喀什地区剪力墙结构的弹性层间位移角限值放松至1/500。     

基于“投资—效益”准则的结构全寿命总费用模型

作为基于结构性能抗震设计的重要原则,“投资—效益”准则反映了抗震设计思想由只注重结构安全到综合考虑技术、经济、社会等诸多因素影响的转变,而结构性能水平和抗震性能目标是实现这一准则的前提和基础.采用五级结构性能水平细化现行规范给出的三水准设防,以层间位移角为定量指标,建立了结构性能水平与层间位移角限值之间一一对应的关系.提出抗震性能目标优化决策,根据最优设防烈度并引入地震危险性分析,建立了基于“投资—效益”准则的结构全寿命总费用模型.该模型规避了直接求解体系可靠度的复杂过程,将问题转化为求解结构的失效概率.其优点在于既能考虑结构的初始造价,又充分根据结构性能失效的特点考虑结构在各级性能水平下的损失期望,全面注重了结构性能、安全及经济等条件,体现了基于性能的抗震设计理念.     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计(Ⅰ)－反应谱法

本文采用耗能减震技术，根据建筑结构抗震规范规定的反应谱法，利用CTAB程序对云南省洱源县振戎中学食堂进行了抗震计算分析和设计验算。首先对未加耗能减震装置的空框架结构进行了小震下的位移和强度验算以及大震下的位移验算；其次，介绍了本工程选用的T字芯板摩擦耗能器的工作原理，并对耗能器进行了足尺性能试验；第三，根据工程结构的环境特点和建筑使用功能要求，确定了耗能减震方案；最后，对耗能减震结构进行了抗震验算和分析，结果表明，附加耗能器后的工程结构抗震性能得到了明显改善。     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计(Ⅰ)一反应谱法

本文采用耗能减震技术，根据建筑结构抗震规范规定的反应谱法，利用ＣＴＡＢ程序对云南省洱源县振戎中学食堂进行了抗震计算分析和设计验算．首先对未加耗能减震装置的空框架结构进行了小震下的位移和强度验算以及大震下的位移验算；其次，介绍了本工程选用的Ｔ字芯板摩擦耗能器的工作原理，并对耗能器进行了足尺性能试验；第三，根据工程结构的环境特点和建筑使用功能要求，确定了耗能减震方案；最后，对耗能减震结构进行了抗震验算和分析，结果表明，附加耗能器后的工程结构抗震性能得到了明显改善．     

乙类建筑抗震设计的建议

《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）和《关于学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求确定原则的通知》（中震防发49号）从不同角度对学校和医院等乙类建筑的抗震设防提出要求。通过抗震设计中地震作用计算的原理以及国内外规范抗震设计的方法的阐述,讨论在不同抗震设防烈度下何种方法对乙类建筑结构抗震能力的提高更为有效,并通过对混凝土框架和钢框架的实例分析和验证,提出设计建议。为规范的修订完善提供参考。     

高层医疗建筑消能减震技术应用研究

医疗类建筑是抗震救灾的重要场地,如何保证医疗建筑在发生地震时实现“大震不倒”甚至“功能不中断”,成为值得研究的关键问题。对于位于发震断层附近的医疗类建筑,本文以实际项目为例,采用粘滞阻尼器作为一种消能减震的手段,将减震结构与非减震结构在多遇地震和罕遇地震工况下的地震响应进行对比。结果表明:多遇地震工况下,粘滞消能器发生轴向拉压变形开始耗能,能够提供3%的附加阻尼比,主体结构地震力减小,结构构件尺寸较非减震结构能够更好地满足医疗建筑的使用要求;罕遇地震工况下,设置粘滞消能器的结构X与Y向最大层间位移角分别为1/214和1/230,结构塑性铰分布满足“强柱弱梁”的设计准则,整体结构基本满足“大震下功能不中断”的性能要求。     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计（I）—反应谱法

本文采用耗能减震技术，根据建筑结构抗震规范定的应用谱法，利用CTAB程序对云南省洱源县振戎中学食堂进行了抗震计算分析和设计验算，首先对未加耗能减震装置的空框架结构进行了小震下的位移和强度验算以及大震下的位移验算，其次，介绍了本工程选用的T字芯板摩擦耗能器的工作原理，并对耗能器进行了足尺性试验，第三，根据工程结构的环境特点和建筑使用功能要求，确定了耗能减震方案，最后，对耗能减震结构进行了抗震验算和分析，结果表明，附加耗能器后的工程结构抗震性能得到了明显改善。     

单跨框架教学楼橡胶隔震与BRB减震联合加固技术研究

新版抗震设防烈度区划图实施以来,大量单跨框架结构校舍因抗侧力体系不合理以及抗震承载力不足急需加固改造。针对单跨框架结构不满足刚度及承载力要求的现状,提出并阐述了BRB减震与橡胶隔震联合加固技术原理,并对昆明某实际单跨框架结构进行了动力弹性和弹塑性有限元分析,结果表明:在多遇地震下,防屈曲支撑（BRB）未屈服,结构整体处于弹性;在设防地震作用下,部分BRB屈服耗能,结构层间位移角最大值为1/582,结构主体处于弹性阶段;在罕遇地震作用下,所有BRB屈服耗能,且其滞回曲线饱满,结构弹塑性层间位移角最大值为1/148,大部分梁端部产生塑性铰,少数柱产生塑性铰,且梁较柱先出铰,表现出良好的抗震性能。研究为单跨框架结构的加固提供一条有效的新途径。     

框架结构消能减震设计的有限元分析

基于《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)新增的对结构进行消能减震设计的内容，提出一种简便的对框架进行消能减震设计方法；并给出常见的三种被动阻尼器的有限元模型。