附加减震技术加固既有框架结构的技术应用

杭州某混凝土框架结构建筑采用黏滞阻尼器进行减震加固设计,分别使用YJK和SAP2000软件进行多遇地震和罕遇地震分析。在多遇地震作用下,结构主体弹性、黏滞阻尼器开始发挥作用。在罕遇地震作用下,结构开始进入塑性,先后出现梁铰和柱铰,满足“强柱弱梁”和位移角要求,且有一定的安全储备。同时各黏滞阻尼器均滞回耗能,显示出良好的耗能能力,可为结构主体提供良好的安全保障,为类似减震加固项目提供参考技术方案。

组合减震技术在加固改造项目中的应用

以新冠肺炎疫情期间的应急项目加固改造为例,主要探究组合减震技术在加固改造项目中的应用。鉴于既有结构抗震性能以及防震缝宽度不足、结构整体扭转和局部抗震承载力不足的问题,兼顾加固工程量、最大限度减轻对原有建筑影响以及加固成本,最终采用组合减震技术(VFW+BRB)对原有框架进行加固设计。根据项目实际情况,按照不同的部位和重要程度制定了性能目标和设计。计算结果表明,采用组合减震技术加固后的结构在遭遇地震作用时,可以显著减少顶点位移和水平加速度,降低地震响应,提高结构抗震冗余度。

一种剪切型铅阻尼器及其在某火电厂房中的应用

首先介绍了一种新型剪切型铅阻尼器,该剪切型铅阻尼器构造简单、制作成本低,性能试验表明,该阻尼器能够提供与常规剪切型铅阻尼器相近的滞回曲线。然后介绍了该剪切型铅阻尼器在某火电厂房减震控制中的应用,在小震作用下,阻尼器能够为结构提供2%附加阻尼比,非线性时程分析对此进行了验证,在大震作用下,通过Pushover分析表明,安装阻尼器后的结构具有很好的抗震性能,在震后可继续使用。

铅剪切阻尼器的阻尼力模型与设计

基于理想弹塑性本构关系,推导了铅剪切阻尼器的两个阻尼力模型。根据能量原理,考虑剪切变形均匀性假设,横截面各点剪应力同时屈服,得到了均匀变形阻尼力模型(均匀模型)。依据剪应力分布规律和变形连续性条件,引进一个剪应变分布函数,用来描述剪切屈服后剪应变随屈服区扩展的变化规律,通过横截面剪力平衡方程,确定了非均匀变形阻尼力模型(非均匀模型)。两个理论模型的滞回曲线与Robinson SeismicLtd公司的实验曲线进行比较。结果表明,小位移时非均匀模型能精确模拟实验曲线,而均匀模型的计算结果明显大于实验数据;大位移时二者均与实验曲线吻合较好。证明了非均匀模型的极限阻尼力是均匀模型的最大阻尼力(屈服剪力)。以极限阻尼力和屈服位移为参数,给出了阻尼器的设计方法。

新型内置挤压铅消能件竖向隔震墩的设计原理与减震性能分析

提出一种内置挤压铅消能件竖向隔震墩(VIPL),阐明其构造、特点及核心部件的设计理论;采用数值仿真分析方法分析VIPL的减震性能及其相关参数的影响,结果表明,VIPL的构造和原理可行,其通过弹性层适当延长结构的竖向自振周期,减小共振效应,通过内置挤压铅消能件提供竖向阻尼,具有明确的减震机理;VIPL的竖向刚度较普通钢筋混凝土支墩降低,其挤压铅消能件在极小的竖向位移下就能发挥耗能作用,具有良好的滞回耗能性能;适当增大挤压杆突轴尺寸和增加内置挤压铅体的数量,可有效增大消能件的阻尼力,显著提高VIPL的耗能能力。

单自由度Maxwell阻尼器耗能结构基于频响函数谱矩的等效阻尼

为建立单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器复合系统减震结构基于反应谱的抗震设计方法,提出了一种此类结构等效阻尼的新型分析方法。鉴于Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统的松弛时间均为小量的特性,首先,对结构系统的运动方程进行重构以提高分析精度;其次获得重构系统及其等效系统的频响函数,利用两种体系的频响函数的零阶和二阶谱矩相同的等效准则,获得了单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统耗能结构等效阻尼及等效频率的解析表达式。数值分析表明:在抗震规范规定的参数范围内,本文所提方法的精度明显优于经典的模态应变能方法。

减震结构粘滞阻尼器的快速设计方法

基于反应谱理论,参考等效阻尼比减震设计思路,将其中需要反复假定的阻尼比改进为直接求解,形成了一套新的减震结构的设计方法。该设计方法具有快捷、结果(阻尼比)精确且唯一的优点。除此之外,还重点阐述了反应谱的概念,通过探索反应谱的实质,简要证明了规范反应谱地震影响系数与结构层间位移角的线性关系,进而证明了此方法的科学性和合理性。

黏滞阻尼器用于桥梁减震控制的几个问题及研究现状

国内对黏滞阻尼器在桥梁减震中的应用研究起步较晚,目前还未形成实用有效的黏滞阻尼器设计方法。根据黏滞阻尼器在桥梁工程中的应用历程与发展状况,就线性和非线性黏滞阻尼器的减震机理,附加黏滞阻尼器桥梁的非经典阻尼问题与近似解耦,以及黏滞阻尼器参数设计方法等方面的研究现状进行了分析。结果表明,可以从附加阻尼比角度认识黏滞阻尼器的减震作用及其对结构总阻尼的影响,并可根据期望阻尼比简化推导所需线性和非线性黏滞阻尼器参数。

非弹性单自由度体系附加粘滞阻尼器基于性能的抗震设计

消能结构的传统设计使用反复试算法设计附加阻尼器,这费时费力。在基于性能的抗震设计框架内,提出了粘滞阻尼器基于改进能力谱法的直观设计法。满足一种给定性能准则的总粘滞阻尼比,可由有效阻尼比的总需求减去总固有阻尼比与结构构件滞回变形的等效阻尼比之和算得。结合我国的设计反应谱和10条地震动平均反应谱,给出了简化设计方法的具体步骤。时程分析结果表明,按该法设计的附加粘滞阻尼器结构的最大位移与给定的目标位移吻合较好。

减震榫与榫形防落梁装置应用于高速铁路简支梁桥的简化计算方法

针对应用最为广泛的铁路简支箱梁桥,结合铁路桥梁的抗震设防特点,研发了两种适用于铁路桥梁的新型减隔震装置—减震榫与榫形防落梁。对这两种装置进行长期深入的理论与试验研究,并且将装置在铁路桥上进行少量的工程应用,为装置的大量推广使用奠定了坚实的理论与实践基础。为规范减震榫与榫形防落梁装置的使用,利于装置的推广应用,对两种装置从构造到简化计算方法依次进行详细介绍。首先简要介绍装置的构造、作用机理及力学特性;然后采用非线性反应谱分析方法,对装置应用于铁路简支梁桥抗震设计的简化计算流程及公式进行详述;为加深工程技术人员对简化计算方法的理解与采用,给出了工程算例;由于计算过程涉及到反复迭代计算,为减少计算工作量,开发了计算分析的小程序。

结构附加粘滞阻尼器的抗震设计

本文结合抗震设计规范反应谱,给出了一个附加非线性流体粘滞阻尼器结构的抗震设计方法。研究了非线性阻尼器的力学特性,引入了非线性流体阻尼器的等效线性阻尼比,给出了计算最大加速度时刻附加非线性流体阻尼器结构反应的荷载组合系数,提出了按阻尼力的水平力分量与楼层剪力成正比的原则分配阻尼器阻尼系数的方法。同时给出了基于抗震规范设计反应谱附加非线性阻尼器结构的设计流程,通过一个算例说明了使用该方法设计附加非线性粘滞阻尼器结构的全过程。算例分析表明,这种设计方法适合于手算,便于设计人员掌握,在初步设计阶段可以快速、有效地设计满足给定性能水平的附加非线性流体阻尼器体系。

装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构的设计与分析

给出了装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构的设计步骤,对某11层钢筋混凝土框架结构进行减震设计。采用ETABS和Perform-3D软件分别对原结构和装有扇形铅黏弹性阻尼器框架结构进行了多遇地震下的时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明:安装扇形铅黏弹性阻尼器能显著降低结构的地震反应,保护框架节点,达到小震下减小层间位移角和"大震不倒"的性能目标。

两类新型钢板阻尼墙在高层钢结构住宅中的复合减震(振)应用研究

首先介绍了两类新型钢板阻尼墙技术(铅-黏滞复合阻尼墙和无屈曲钢板阻尼墙)。铅-黏滞复合阻尼墙由黏滞阻尼墙和铅阻尼器复合而成,主要用于解决高层钢结构的风振问题,其中黏滞阻尼墙用于提高舒适度性能,铅阻尼器用于减小风荷载下的层间位移角。无屈曲钢板阻尼墙则主要用于解决抗震问题,小震下其主要处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度,中大震下则进入屈服状态消耗能量,使结构层间位移角满足规范要求。然后,基于上述两类阻尼墙技术,提出了适用于高层钢结构住宅的复合减震(振)设计方法。最后,通过在一幢高层钢结构住宅中采用上述两类新型阻尼墙技术,通过复合减震(振)设计,验证了两类阻尼墙技术对于减小高层钢结构风振和地震响应的有效性。

某不规则框架结构附加阻尼比计算研究

为了研究不规则框架结构附加黏滞阻尼器的附加阻尼比计算,在当前规范基础上对已有计算方法进行改进,得出了更切合不规则框架结构的附加阻尼比计算方式。为了验证改进计算方法的可行性,基于云南省某不规则框架结构进行减震计算分析。分析结果表明:在附加黏滞阻尼器后,采用单向算法及混合算法计算得到的附加阻尼比均满足本结构预期附加阻尼比要求,且在罕遇地震作用下,阻尼器耗能占地震输入总能量的比值满足20%的规范要求。

装配式RCS组合节点减震框架结构地震响应研究

为研究布置扇形铅黏弹性阻尼器的装配式RCS组合节点框架结构地震响应,选取不可替换的装配式RCS组合节点JD-1、可替换的装配式RCS组合节点JD-2、JD-3、JD-4连接的减震框架结构与普通刚接减震框架结构,对其进行地震响应分析并将计算结果与未设置阻尼器的RCS框架结构结果进行对比分析,研究其减震效果。结果表明:在布置阻尼器后各框架结构地震响应均有所减小,且各装配式RCS框架结构减小幅度较普通刚接RCS框架结构更大;扇形铅黏弹性阻尼器对各RCS框架结构的最大基底剪力的减小效果具有不确定性,因此在实际工程中对于基底剪力应具体情况具体分析;JD-1节点连接框架结构的地震响应减小幅值与JD-2、JD-3、JD-4节点连接框架结构相比不超过5%,相差甚微。

桥梁减隔震设计与新型减隔震装置

结构减隔震设计通过在结构的适当位置布置减隔震装置,达到延长结构自振周期和耗散地震能量的目的。此时,主要的结构构件在罕遇地震作用下仍工作在弹性范围内。因此,结构减隔震设计方法可同时具备安全、经济、适用、易维护等多重优点,是最理想的抗震设计方法。以减隔震设计理论为技术支撑,多种新型抗震装置被开发出来,如高阻尼橡胶支座、滞后型阻尼器、液压阻尼器、电磁阻尼器等。文章论述了各种减隔震装置的基本理论及使用案例,有助于工程师进行抗震设计及减隔震产品的选择。

城市与公路连续梁桥双向隔震设计方法和实例分析

为使桥梁设计者掌握桥梁隔震设计方法,详述了城市与公路连续梁桥隔震设计步骤,针对目前应用比较广泛的铅芯橡胶支座进行了设计细节的详述,并对设计方法的减震效果进行分析,按照本文设计方法设计的隔震桥梁的减震率最高可以达到87%。通过分析验证了设计方法的正确性和减震效果的有效性。

基于减隔震设计连续梁桥支座的选择

减隔震设计是目前桥梁设计过程中一个重要的组成部分,采用不同的支座类型进行连续梁结构抗震计算,得出相应的梁端位移及墩底反力,并以此为依据选择合理的支座类型,得出了具有一定参考价值的结论。

墙式支撑阻尼器在某残疾人服务中心的应用

依托于山西某残疾人服务中心实际工程项目,对其A单体结构进行抗震性能研究,并以A单体结构的1、2层为例,探究墙式支撑阻尼器对结构减震效果的影响。对A单体结构1、2层各布置了8个铅扭转型阻尼器,采用墙式支撑连接形式。在确定了结构的减震设计方案基础上,采用ETABS软件和SAP2000软件对结构进行了多遇地震下弹性时程分析及罕遇地震下弹塑性时程分析,采用规范应变能法及能量比法对结构附加阻尼比进行了计算。结果表明:在多遇地震作用下,结构弹性变形能够符合规范要求,达到“小震不坏”的设计目标;罕遇地震下,在达到性能点时,结构仅框架梁屈服,能够达到“大震不倒”的设计目标;采用墙式支撑阻尼器后,该结构具有较好的减震效果。

不同水准地震作用下铅消能器附加给结构的有效阻尼比及其设计取值研究

基于现行建筑抗震设计规范规定的计算方法,推导了铅消能器附加给具有双线性模型的可以简化为单自由度体系的结构有效阻尼比计算公式,研究了不同水准地震作用下有效阻尼比的变化规律,结果表明:有效阻尼比随结构变形的增加而变化,在结构屈服前有效阻尼比先增后减,在结构屈服后,其弹性势能降低,合理设计的铅消能器附加给结构的有效阻尼比随变形增加而增大。该文对铅消能器的设计原则进行了讨论,并给出了抗震设计中铅消能器附加给结构的有效阻尼比的取值方法。