构造消能减震技术
1、构造消能减震基本概念
地震发生时地面震动引起构造物震动反映,地面地震能量向构造物输入。构造物接受了大量地震能量,必然要进行能量转换或消耗才干最后终结震动反映。
消能减震技术是将构造某些构件设计成消能构件,或在构造某些部位装设消能装置。在风或小震作用时,这些消能构件或消能装置具备足够初始刚度,处在弹性状态,构造具备足够侧向刚度以满足正常使用规定;当浮现大风或大震作用时,随着构造侧向变形增大,消能构件或消能装置率先进入非弹性状态,产生较大阻尼,大量消耗输入构造地震或风振能量,使主体构造避免浮现明显非弹性状态,且迅速衰减构造地震或风振反映(位移、速度、加速度等),保护主体构造及构件在强地震或大风中免遭破坏或崩塌,达到减震抗震目。 消能部件(消能构件或消能装置及其连接件)按照不同“构件型式”分为消能支撑、消能剪力墙、消能支承或悬吊构件、消能节点、消能连接等。 消能部件中消能器(又称阻尼器)分为速度有关型如黏滞流体阻尼器、黏弹性阻尼器、黏滞阻尼墙、黏弹性阻尼墙;位移有关型如金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等,和其他类型如调频质量阻尼器(TMD)、调频液体阻尼器(TLD)等。 采用消能减震技术构造体系与老式抗震构造体系相比,具备大震安全性、经济性和技术合理性。
技术指标:建筑构造消能减震设计方案,应依照建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑构造方案和建筑使用规定,与采用抗震设计设计方案进行技术、经济可行性对比分析后拟定。采用消能减震技术构造体系计算分析应根据《建筑抗震设计规范》GB50011 进行,设计安装做法应遵循国家建筑原则设计图集《建筑构造消能减震(振)设计》09SG610-2,其产品应符合《建筑消能阻尼器》JG/T209 规定。
合用范畴:消能减震技术重要应用于高层建筑,高耸塔架,大跨度桥梁,柔性管道、管线(生命线工程),既有建筑抗震(或抗风)性能改进等。
老式抗震构造体系,容许构造及承重构件(柱、粱、节点等)在地震中浮现损坏构造及承重构件地震中损坏过程,就是地震能量“消能”过程。构造及构件严重破坏或崩塌,就是地震能量转换或消耗最后完毕。
构造消能减震体系,就是把构造物某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成消能杆件,或在构造某部位(层间空间、节点、联结缝等)装设消能装置。在风或小地震时,这些消能构件或消能装置具备足够初绐刚度,处在弹性状态,构造物仍具备足够侧向刚度以满足使用规定。当浮现中、强地震时,随着构造侧向变形增大.消能构件或消能装置率先进人非弹性状态,产生较大阻尼,大量消耗输人构造地震能量,使主体构造避免浮现明显非弹性状态,并且迅速衰减构造地震反映(位移、速度、加速度等),从而保护主体构造及构件在强地震中免遭破坏,保证主体构造在强地震中安全。
消能减震构造体系与老式抗震构造体系相对比,具备下述优越性:
①安全性:老式抗震构造体系实质上是把构造自身及重要承重构件(柱、梁、节点等)作为
“消能”构件。按照老式抗震设计办法.容许构造自身及构件在地震中浮现不同限度损坏。由于地震烈度随机变化性和构造实际抗震能力设计计算误差,构造在地震中损坏限度难以控制;特别是浮现超烈度强地震时,构造难以保证安全。
消能减震构造体系由于特别设立非承重消能构件(消能支撑、消能剪力墙等)或消能装置,它们具备极大消能能力,在强地震中能率先消耗构造地震能量,迅速衰减构造地震反映,并保护主体构造和构件免遭损坏,保证构造在强地震中安全。
据国内对消能臧震构造振动台实验(冼巧玲、周福霖、俞公骅,1995)及国外学者完毕振动台实验(Pull,1988;Kelly,1990;soong,1992)可知,消能减震构造与老式抗震构造相对比,其地震反映减少40%~60%。
此外,消能构件(或装置)属“非构造构件”,即非承重构件,其功能仅是在构造变形过程中发挥消能作用,而不承担构造承载作用,即它对构造承载能力和安全性不构成任何影响或威胁。因此,消能减震构造体系是一种非常安全可靠构造减震体系。
②经济性:老式抗震构造采用“硬抗”地震途径,通过加强构造、加大构件断面、加多配筋等途径中提高抗震性能,因而,抗震构造造价大大提高。
消能减震构造是通过“柔性消能”途径以减少构造地震反映,因而,可以减少剪力墙设立,减小构造断面,减少配筋,而其耐震安全度反而提高。据国内外工程应用总结资料。采用消能减震构造体系比采用老式抗震构造体系,可节约构造造价5%~10%。若用于旧有建筑构造耐震性能改造加固,消能减震加固办法比老式抗震加固办法,节约建造价10%~60%。
②技术合理性:老式抗震构造体系是通过加强构造,提高侧向刚度以满足抗震规定:但构造越加强.刚度越大,地震
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