带耗能减震层的框架—核心筒结构抗震性能分析
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
设置加强层是高层框架-核心筒结构减小水平侧移常用的一种方法,但在地震作用下,加强层的设置会引起结构刚度、内力突变,并易形成薄弱层。本文根据带加强层的框架-核心筒结构的抗震不利等因素,结合耗能减震技术提出了耗能减震层的概念。
     本文首先总结了耗能减震结构常用的分析模型和分析方法,然后结合一算例采用反应谱法和时程分析法对比了带加强层和不同耗能减震层的框架-核心筒结构的抗震性能和构件的受力变化,并分析了耗能减震层的工作原理。
     其次,以结构顶点位移为目标分析了耗能减震层的最佳布置位置以及耗能减震层位于不同位置时对结构其他性能的影响,并对比了环带构件对加强层结构和耗能减震层结构的影响。
     最后结合一实际工程分析了粘滞耗能减震层的减震效果,发现不管是对结构整体抗震性能还是对构件的内力,粘滞耗能减震层对结构的控制均优于加强层。
     耗能减震层是耗能减震技术和框架-核心筒结构相结合的产物,它具有减震机理明确、减震效果好、对结构的建筑功能和日常使用影响较小等优点,对这种新的结构形式的研究必然对耗能减震技术在高层与超高层结构中的应用起到积极地推动作用。
Setting strengthened story is a normal method to reducing lateral displacement offrame-tube structure. But it can cause the sudden variation of structural stiffness andinternal forces, and will result in weak story. In this paper, the concept of seismicenergy dissipation story is put forward according to the adverse factors in frame-tubestructure with strengthened story under earthquake action.
     Firstly, analysis model and methods of seismic energy dissipation structure aresummarized. Then, seismic performance and member forces in frame-tube structurewith strengthened story and different seismic energy dissipation storys are comparedwith response spectrum method and time history analysis method. Workingmechanism of seismic energy dissipation story is analyzed.
     Secondly, optimal location of seismic energy dissipation story and influence onother performance of different location of seismic energy dissipation story are studiedon the purpose of minimizing top displacement. The influence of belts on seismicperformance of frame-tube structure with strengthened story and seismic energydissipation story are compared.
     At last, seismic effects of viscous seismic energy dissipation story are analyzedcombine an engineering application. It is found that the structure performance withviscous seismic energy dissipation story is better than strengthened story.
     Seismic energy dissipation story is the production of combining seismic energydissipation technology and frame-tube structure. It has many virtues, such asdefinitude seismic mechanism, excellent seismic effect and minor influence onbuilding function. Analyzed on seismic energy dissipation story must have a positiveaction on application of seismic energy dissipation technology.
引文
[1] 唐兴荣.特殊和复杂高层建筑结构设计[M].北京:机械工业出版社,2006:324
    [2] 徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:379
    [3] B. Stafford. Smith, Irawan.Slalim. Parameter Study of Outrigger-Braced Tall Building Structures[J]. Journal of the Structure Division, ASCE, 1981 (6): 2001-2014
    [4] 朱颖菲,张力等.深圳星河世纪结构设计[J]I四川建筑科学研究,2005,31(6):176-178
    [5] 张宇纶,吴时适.深圳世界贸易中心大厦的有限元分析[J].建筑科学,2001,17(1):55-58
    [6] 时刚,魏琏.深圳新世界中心结构抗震设计(I)[J].工程抗震与加固改造,2006,28(1):66-71
    [7] 邱仓虎,詹永勤.深圳罗湖商务大厦结构修改设计[J].建筑结构学报,2002,23(3):80-84
    [8] 汤华,王松帆.广州合银广场结构设计[J].建筑结构,2001,31(7):19-22
    [9] 易方民,高小旺等.水平加强层在超高层钢结构中的应用研究[J].建筑科学,2001,17(1):15-20
    [10] 苏志彬.大连国贸大厦中设置加强层问题的研究[D].大连理工大学硕士学位论文,2006
    [11] 郭必武,李治.武汉世界贸易大厦结构设计[J].建筑结构,2000,31(12):3-9
    [12] 薛尚铃,许秀珍.重庆万豪国际会展大厦超限高层结构设计[J].建筑结构,2005,35(3):61-65
    [13] B. S. Taranath. Optimum Belt Truss Locations for High-rise Structures[J]. The Structural Engineer, 1975, 53(8): 345-347
    [14] J. M. Mcnabb, B. B. Muvdi. Discussion of Drift Reduction Factors for Belt High-rise Structures [J]. AISC Engineering Journal, 1977, 14(1): 21-33
    [15] B.S.Smith.高层建筑结构分析与设计[M].北京:地震出版社,1993
    [16] RC. Boggs, D. A. Gasparini. Lateral Stiffness of Core/Outrigger Systems[J]. AISC Engineering Structures, 1983, 20(4): 172-180
    [17] A. Rutenberg, D. Tal. Lateral Load Response of Belted Tall Building Structures[J]. Engineering Structures, 1987, 10(3): 291-305
    [18] A. Coull, W. H. O. Lau. Outrigger-Braced Structures Subjected to Equivalent Static Seismic Load[C]. Proc. 4th Int. Conf. on Tall Buildings, Hong Kong and Shanghai, 1988(1): 395-401
    [19] F. R. Moudarres, A. Coull. Free Vibration of Outrigger-Braced Structures[C]. Proc. Inst. Civ. Engrs. 1985, 79(2): 172-180
    [20] 袁兴隆.高层建筑加强层及转换层的研究[D].同济大学博士学位论文,1996
    [21] 熊军.高层建筑水平加强层体系的动力性能研究[D].北方交通大学硕士学位论文,1997
    [22] 朱杰江.带加强层框架.芯筒结构体系受力特性的研究[D].河海大学博士学位论文,2000
    [23] 张正国,傅学怡等.带刚臂超高层结构工作性能研究[J].建筑结构学报,1996,17(4)
    [24] 傅学怡.带刚性加强层R.C.高层建筑结构设计建议[J].建筑结构,1999,29(10):44.47
    [25] 阮永辉,吕西林.带水平加强层的超高层结构的力学性能分析[J].结构分析,2000(4):12-16
    [26] 黄怡,王元清等.水平加强层对超高层钢框架.支撑结构的影响[J].重庆建筑大学学报,2005,27(3):49-56
    [27] 沈国庆,陈宏等.具有水平加强层高层钢结构的动力特性及抗震性能分析[J].工程抗震 与加固改造,2006,28(3):7-11
    [28] 中国建筑科学研究院获奖项目:超高层建筑结构的抗震设计理论[J].建筑科技,2006(9):80
    [29] 周云,刘季.耗能减震技术研究与应用进展[J].世界地震工程,1995(1):20-28
    [30] 刘季,周云.结构抗震控制的研究与应用状况(上)—基础隔震与耗能减震技术[J].哈尔滨建筑大学学报,1995,28(4):1-10
    [31] Ou J.P(欧进萍),Wu bo(吴波)and Soong T.T.Recent Advances in Research on and Application ofPassive Energy Dissipation Systems[J].地震工程与工程振动,1996,16(3):72-96
    [32] 周云,徐彤,俞公华等.耗能减震技术研究及应用的新进展[J].地震工程与工程振动,1999,19(2):122-131
    [33] 周锡元,阎维明,杨润林.建筑结构的隔震、减震和振动控制[J].建筑结构学报,2002,23(2):2-12
    [34] 周云,邓雪松等.中国(大陆)耗能减震技术理论研究、应用的回顾与前瞻[J].工程抗震与加固改造,2006,28(6):1-15
    [35] Chia-Ming Uang, Bertero Vitelmo V. Use of Energy as a Design Criterion Earthquake-Resistant Design[R]. Report No. UCB/EERC-88/18. Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, 1988
    [36] 周云,周福霖.耗能减震体系的能量设计方法[J].世界地震工程,1997,13(4):9-15
    [37] Park Y J, Ang A H. Mechanism of Seismic Damage Model for Reinforced Concrete[J]. Journal of Structural Engineering, ASCE, 1985, 111(4)
    [38] Bracci J M, Reinbom A M. Deterministic Model for Seismic Damage Evaluation of Reinforced Concrete Structures[R]. Report NCEER89-003, State University of New York at Buffalo, 1989
    [39] Mccable S L, Hall W J. Assessment of Seismic Structural Damage[J]. Journal of Structural Engineering, ASCE, 1989, 115(9)
    [40] Soong T T, Dargush G F. Passive Energy Dissipation Systems in Structural Engineering[M]. State University of New York at Buffalo, USA, 1997
    [41] 周云.粘弹性阻尼减震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006
    [42] 周云.粘滞阻尼减震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006
    [43] 周云.金属阻尼减震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006
    [44] 周云.摩擦阻尼减震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006
    [45] Robert D Hanson, Ian D Aiken, Douglas K Nims, et al. State-of-the-art and State-of-the-practice in Seismic Energy Dissipation. Proceeding of ATC-17-1 on Seismic Isolation[J], Passive Energy Dissipation and Active Control. 1993, 2
    [46] 周锡元,吴育才.工程抗震的新发展[M].北京:清华大学出版社;广州:暨南大学出版社,2002
    [47] 朱航征.建筑物减震与隔震装置的开发与应用[J].建筑技术开发,2001,28(9)
    [48] 张国镇,李森楠.壁式粘弹性阻尼器于建筑结构之应用[J].结构工程师,2004,19(3)
    [49] Nobuhiko HAGIWARA, Satsuya SODA, Hisaaki LMAZATO, et al. Experimental Study On A Temperature Control System For Visco-elastic Dampers[C]. 13th World Conference on Earthquake Engineering, Canada, 2004
    [50] 陈月明,刘季.杠杆粘弹阻尼器(LVES)及其受控结构的试验研究[C].第一届全国结构控制会议论文集,1998:277-281
    [51] 吴波,李惠.液压粘弹性控制系统对建筑结构抗震控制的研究[J].地震工程与工程振动,1996,16(2):67-75
    [52] Chang K C, Soong T T, Oh S-T, Lai M L. Seismic Response of a 2/5 Scale Steel Structure with Added Viscoelastic Dampers[R]. Technical Report NCEER-91-0012, Department of Civil Engineering State University of New York at Buffalo, Buffalo, New York, 1991
    [53] Mitsuo ASANO, Higashino MASAHIKO, Masashi YAMAMOTA. The Experimental Study on Viscoelastic Material Dampers and the Formulation of Analytical Model[C]. 12th World Conference on Earthquake Engineering, 2000
    [54] Shen K.L, Soong T.T, Chang K.C, Lai M.L. Seismic Behavior of Reinforced Concrete Frame with Added Viscoelastic Dampers[J]. Engineering Structures, 1995, 17(5): 372-380
    [55] Chang K C, Soong T T, Oh S T, Lai M L. Effect of Ambient Temperature on Viscelasticaily Damped Structure[J]. Journal of Structures Engineering, ASCE, 1992, 118(7)
    [56] Tsai C S. Temperature Effect of Viscoelastic Dampers During Earthquakes[J]. Journal of Structural Engineering, 1994, 120(2)
    [57] Kirekawa A, Ito Y, Asano K. A Study of Structural Control Using Viscoelastic Material. Earthquake Engineering[C]. Tenth World Conference, Balkema, Rotteradam, 1992
    [58] Toshiaki FUJIMOTO, Eiichi INAI, Sheng YANG. Shaking Table Tests Of One-Third Scale Three-Story Steel Frames With Passive Damping System[C]. 13th World Conference on Earthquake Engineering, Canada, 2004
    [59] Lai M L, Chang K C, Soong T T, Hao D S, Yeh Y C. Full-scale Viscelastically Damped Steel frame [J]. Journal of Structures Engineering, ASCE, 1995, 121 (10)
    [60] Chang K C, Chert S J, Lai M L. Inelastic Behavior of Steel Frames with Added Viscoelastic Dampers[J]. Journal of Structures Engineering, ASCE, 1996, 122(10)
    [61] Chang K C, Soong Y T, Lai M L, Nielsen E J. Viscoelastic Dampers as Energy Dissipation Devices for Seismic Application[J]. Earthquake Spectra, 1993, 9(3)
    [62] 吴波,郭安薪.粘弹性阻尼器的性能研究[J].地震工程与工程振动,1998,18(2):108-116
    [63] 欧进萍,邹向阳.粘弹性耗能器的性能试验研究[J].振动与冲击,1999,18(3):12-19
    [64] Alessaandra Aprile, Jose A Inaudi, James M Kelly Evolutionary Model of Viscoelastic Dampers for Structural Applications[J]. Journal of Engineering Mechanics, 1997, 126(6)
    [65] Ferry J D. Viscoelastic Properties of Polymers[J]. John Wiley, New York, 1980
    [66] 徐赵东.(铅)粘弹性阻尼结构的试验与研究[D].西安建筑科技大学博士学位论文,2001
    [67] Aiken I D, Kelly J M. Earthquake Simulator Testing and Analytical Studies of Two Energy-absorbing Systems for Multistory Structures[R]. Report UCB/EERC-90/03, University California at Berkeley, 1990
    [68] Miyazaki M, Arima F, Kidate Y, Hristov I. Earthquake Response Control Design of Building Using Viscous Damping Walls[C]. Proceedings of First East Asia Pacific Conference, Bangkok, 1986.
    [69] Arima F, Miyazaki M, Tankaka H. and Yamazaki Y. A Study on Building with Large Damping Using Walls[C], Ninth World Conf. Earthquake Engrg, Tokyo, 1998.
    [70] Makris N, Constantinou M C. Viscous dampers: testing, modeling, application in vibration and seismic isolation[R]. Technical Report NCEER-90-0028, Department of Civil Engineering State University of New York at Buffalo, Buffalo, New York, 1990
    [71] Constantinou M C, Soong T T, Dargush G F. Passive Energy Dissipation Systems for Structural Design and Retrofit [R]. MCEER-98-MN01, PB99-130668.
    [72] 叶正强,李爱群等.采用粘滞流体阻尼器的工程结构减振设计研究[J].建筑结构学报,2001,22(4):61-66
    [73] 欧进萍,丁建华.油缸间隙式阻尼器理论与试验研究[J].地震工程与工程振动,1999,19(4):82-89
    [74] 翁大根,卢著辉,徐斌等.粘滞阻尼器力学性能试验研究[J].世界地震工程,2002,18(4):30-34
    [75] 叶正强.工程结构减震粘滞流体阻尼器的动态力学性能试验研究[D].东南大学硕士学位论文,2000
    [76] 谭在树,钱稼茹.钢筋混凝土框架用粘滞阻尼墙减震研究[J].建筑结构学报,1998,19(2):50-59
    [77] 闫锋,吕西林.附加与不附加粘滞阻尼墙的RC框架对比振动台试验研究[J].建筑结构学报,2005,26(5):8-16
    [78] 欧谨,刘伟庆,章振涛.一种新型粘滞阻尼材料的试验研究[J].地震工程与工程振动,2005,25(1):108-112
    [79] Kelly J. M., Skinner R. I. and Heine A..J. Mechanisms of Energy Absorption in Special Devices for Use in Earthquake Resistant Structures[J]. Bull. N.Z. Soc.Earthquake Engrg, 1972, 5(3): 63-88
    [80] Skinner R. I., Kelly J. M. and Heine A. J. Hysteresis Dampers for Earthquake-Resistant Structures[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1975 (3): 287-296.
    [81] 周云,刘季.圆环耗能器的试验研究[J].世界地震工程,1996(4):1-7
    [82] 周云,刘季.双环软钢耗能器的试验研究[J].地震工程与工程振动,1998,18(2):117-123
    [83] 周云,刘季.新型耗能(阻尼)减震器的开发与研究[J].地震工程与工程振动,1998,18(1):71-79
    [84] 欧进萍,吴斌.摩擦型与软钢屈服型耗能器的性能与减振效果的试验比较[J].地震工程与工程振动,1995,15(2):73-87
    [85] 吴斌,欧进萍.软钢屈服耗能器的疲劳性能和设计准则[J].世界地震工程,1996,(4):8-13
    [86] 李钢,李宏男.新型软钢阻尼器的减震性能研究[J].振动与冲击,2006,25(3):66-72
    [87] 周云,周福霖,邓雪松.铅阻尼器的研究与应用[J].世界地震工程,1999,15(1):53-61
    [88] Avtar S. Pall, Cedric Marsh and Poul Fazio. Friction Joints for Seismic Control of Large Panel Structure[J]. PCI, 1980, 25(6): 39-61.
    [89] Pall A. S., and Marsh C.. Seismic Response of Friction Damped Braced Frames[J]. ASCE, Journal of StructuralDivision, 1982, 108(6): 1313-1323
    [90] 周云,刘季.两种摩擦耗能器的比较试验研究[J].地震工程与工程振动,1997,17(1):40-48
    [91] 李惠,彭君义等.向心式变摩擦阻尼器控制结构地震反应分析[J].地震工程与工程振动,2001,21(4):66-73
    [92] 吴斌,张纪刚,欧进萍.Pall型摩擦耗能器的实验研究与数值分析[J].建筑结构学报,2003,24(2):7-13
    [93] 吴斌,张纪刚.考虑几何非线性的Pall型摩擦阻尼器滞回特性分析[J].工程力学,2003,20(1):21-26
    [94] 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部.建筑、环境与土木工程Ⅱ(土木工程卷)[M].北京:科学出版社,2006
    [95] 阴毅,周云,梅力彪.潮汕星河大厦结构消能减震有限元时程分析[J].工程抗震与加固 改造,2005,27(3):35-40
    [96] 程文瀼,隋杰英,陈月明等.宿迁市交通大厦采用粘弹性阻尼器的减震设计与研究[J].建筑结构学报,2000,21(3):30-35
    [97] 隋杰英,袁涌,程文瀼等.底层商用六层住宅楼采用粘弹性阻尼器的设计研究[J].建筑结构,2001,31(7):57-59
    [98] 常业军,程文滚,隋杰英等.钢筋混凝土框剪结构采用粘弹性阻尼器的减震设计[J].东南大学学报,2002,32(5):733-736
    [99] 宋智斌.粘滞消能减震技术在结构抗震加固中的研究与应用[D].中国建筑科学研究院,2001
    [100] 王亚勇,薛彦涛,欧进萍等.北京饭店等重要建筑的消能减振抗震加固设计方法[J].建筑结构学报,2001,22(2):35-39
    [101] 欧进萍,吴斌,龙旭等.北京饭店消能减震抗震加固分析与设计:时程分析法[J].地震工程与工程振动,2001,21(4):82-87
    [102] 北京火车站抗震加固与改造设计项目组.北京火车站抗震鉴定与加固技术[J].工程抗震,2003(1):25-29
    [103] 汪大绥,花更生,贺军利等.北京京西宾馆西楼结构抗震加固和消能减震设计研究[R].华东建筑设计研究院有限公司,2003
    [104] 伍文杰、叶列平等.上海展览中心序馆结构消能减震加固的弹塑性分析[C].第六届全国建筑物鉴定与加固改造学术会议论文集,2002
    [105] 黄镇,李爱群,秦新刚.大跨结构基于性能的消能减振加固研究[J].结构工程师(第二届全国抗震加固改造技术学术交流会论文集(上)),2005(增刊):54-57
    [106] 李爱群.粘滞流体阻尼器在高层建筑减振设计中的应用研究[J].徐州工程学院学报,2005,20(1):7-14
    [107] 王亚勇,陈清祥,薛彦涛.开孔式软钢阻尼器HADAS之抗震加固工程应用[C].抗震加固改造技术第一届学术交流会论文集,2004
    [108] 胡克旭,吕西林,陈清祥.开孔式软钢阻尼器在某公司机房大楼抗震加固中的应用[J].结构工程师(第二届全国抗震加固改造技术学术交流会论文集(上)),2005(增刊):7-11
    [109] 吴波,李惠等.东北某政府大楼采用摩擦阻尼器进行抗震加固的研究[J].建筑结构学报,1998,19(5):28-36
    [110] 欧进萍,邹向阳等.振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计(Ⅰ)——反应谱法[J].地震工程与工程振动,2001,21(1):109-114
    [111] 周福霖.工程结构减震控制[M].北京:地震出版社,1997
    [112] R. D, Hanson and T. T. Soong. Seismic Design with Supplemental Energy Dissipation Devices[M]. State University of New York at Buffalo and Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo, New York. Earthquake Engineering Research Institute. MNO-8. 2001
    [113] 中华人民共和国国家标准:建筑抗震设计规范(GB50011-2001).北京:中国建筑工业出版社,2001
    [114] 薛素铎,赵均,高向宇.建筑抗震设计[M].北京:科学出版社,2003:79-105
    [115] 欧进萍,吴斌,龙旭.结构被动耗能减震效果的参数影响[J].地震工程与工程振动,1998,18(1):60-70
    [116] Warburton G. B. and Soni S. R.. Errors in Response Calculations for Non-classically Damped Structures[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1977(5): 365-376
    [117] 欧进萍,吴斌,龙旭.耗能减震结构的抗震设计方法[J].地震工程与工程振动,1998,18(2):98~107
    [118] 沈聚敏,周锡元等.抗震工程学[M].北京:中国建筑工业出版社,2000
    [119] 裴星洙,张立,任正权.简明土木工程系列专辑:高层建筑结构地震响应的时程分析法[M].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2006
    [120] 郑久建.粘滞阻尼减震结构分析方法及设计理论研究[D].中国建筑科学研究院,2003
    [121] 王亚勇,戴国莹.建筑抗震设计规范算例[M].北京:中国建筑工业出版社
    [122] 廖宇飚,黄小坤.高层建筑结构侧向刚度变化及其控制方法研究(I)[J].工程抗震与加固改造,2005,27(5):20-25
    [123] 北京金土木软件技术有限公司等.ETABS中文版使用指南.北京:中国建筑工业出版社,2004

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700