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金属粘滞阻尼器结构如何设计,以及确定参数

作者:铭泰震安 发布日期:2020-02-26 09:52:37 关注次数:56

粘滞阻尼减震结构实用设计方法的具体设计内容主要包括:确定附加阻尼比;确定粘滞阻尼器设计参数和型式,以及阻尼器的数量和安装位置;计算附设阻尼器的减震结构在多遇地震作用下的结构响应;复核减震结构实际的附加阻尼比;进行弹塑性动力分析,罕遇地震作用下验算结构位移,承载力不足的构件进行相应调整;按时程平均值进行配筋设计,与SATWE程序的配筋结果进行对比包络;最后完成与阻尼器相连的连接构件和消能构件的设计。

确定粘滞阻尼器

确定粘滞阻尼器包括:确定金属粘滞阻尼器设计参数、型式,确定阻尼器的数量和布置位置。

确定阻尼器型式

阻尼器的安装型式多种多样,相同的阻尼器如果安装型式不同,则阻尼器发挥的效用不同。

对角斜撑式的阻尼器,由于其位移是层间位移的cos8倍,位移有所折减,速度自然也随之折减,而对于速度相关型的粘滞阻尼器的效用当然就被降低了;而对于上下肘型斜撑阻尼器,其位移会比层间位移大,但是由于构造复杂,施工难度大,而不适用于普遍工程;还有K型斜撑阻尼器,其位移和层间位移相同,其效用被充分利用,但构造仍属复杂。

因此综合而言,既要充分利用阻尼器,又要构造简单,施工方便,所以本文选用了一种新的阻尼器安装型式,即悬臂墙式,如图4-1所示,这种安装形式下,阻尼器位移与楼层层间位移相同,速度直接相等于结构层间速度,而且施工方便,可与梁柱同时浇筑而成,此型式平衡了施工和设计双重效果,因此本文一律采用此种方式设计和分析。

确定阻尼器设计参数

粘滞阻尼器参数设计主要涉及两个:阻尼系数C和阻尼指数a。根据第2章的讨论可知,阻尼系数C一定的情况下,阻尼指数a越小,阻尼器越容易被激励,耗能足够大,出力却足够小;阻尼指数a一定的情况下,阻尼系数C值越大,则阻尼器出力吨数越大,耗能增大的情况下,对与之相连的结构消能部件的要求也越高。

根据阻尼器生产工艺可知:阻尼指数a越小,耗能越充分,生产工艺越难,技术含量越高,当然造价也越高;阻尼系数C值越大,出力吨位越大,造价也相应增大,而且对结构要求也越高。因此在确定阻尼参数时,要根据结构工程的特点来确定。一般而言,阻尼系数根据结构特点和工程造价确定,而阻尼指数a应尽量小,即在保证耗能足够大的情况下,出力吨数足够小,这样既保证了结构附加阻尼比,又不会对结构造成太大的额外受力负担。本文所述的实际工程均采用a=0.15的阻尼器,此参数下的阻尼器,能在耗能和造价上相对平衡。

粘滞阻尼器设计参数

确定阻尼器数量 

如何确定阻尼器的数量,即如何确定每层楼阻尼器的数量。根据第2章,阻尼器的设计理论和分配理论,当确定了附加阻尼比a,选定阻尼指数a后,只要计算出阻尼器的总阻尼系数值,再用此值除以采用的阻尼系数C,就可以确定阻尼器的数量。前述内容中,提供了五种方法计算总阻尼系数值,即平均分配法、层间剪力分配法、剪力应变能全楼层分配法、剪力应变能有效楼层分配法和简化序列搜寻法。此五种方法中,平均分配法计算最为简单,但也最保守;而其他四种方法计算较为复杂,而结果却相对精确,但是由于计算结果精确,导致不同楼层间阻尼器数量常常变化多端,因此也不受建筑方和实际工程师的偏爱。所以综合五种方法,本文提出采用组合法来确定阻尼器数量。 由于减震结构相对新颖,减震结构试验相对不足,且未有大的地震考验数据,所以基于保守设计,本文采用平均分配法计算全楼总的阻尼系数值,再采用有效楼层分配法进行重分配。这样既可保证结构偏于安全的考虑,又可以减少布置阻尼器的楼层,给建筑设计提供方便且相对灵活的建筑功能设计空间。

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