一种设置黏滞消能器的结构设计方法

摘要

一种设置黏滞消能器的结构设计方法，预估需求的附加阻尼比，通过主要计算指标确定附加阻尼比：按一定的原则确定消能器的布置位置，并确定消能器的数量；根据计算得到的消能器在地震作用下所应消耗的平均能量，选定消能器的型号；若消能减震单元的非线性时程分析方法的主要计算结果和设置附加阻尼比的弹性时程分析方法的主要计算结果之间的差异不超过10%，则附加阻尼比取值合理；采用非线性动力时程分析方法分析消能减震结构在大震作用下的性能；通过阻尼比和性能验证后，采用常规设计软件采用简化的线性方法进行消能减震结构设计。该设计方法无需进行迭代计算，避免了计算附加阻尼比的多次迭代问题，也保证了简化线型分析方法的安全度。

主权项

一种设置黏滞消能器的结构设计方法，其特征在于，该设计方法具体按以下步骤进行：步骤1：预估需求的附加阻尼比：采用振型分解反应谱法对未设置消能减震结构的建筑物的原工程结构进行计算分析，根据主要计算分析指标与《建筑抗震设计规范》中规定的相应指标之间的差值，预估消能减震结构需求的附加阻尼比ζ_d^′，再通过下式得到未设置消能减震结构的建筑物的原结构所需要的预估总阻尼比ζ^′：ζ^′=ζ₀+ζ_d^′                       （1）（1）式中：ζ₀表示未设置消能减震结构的建筑物的主体结构阻尼比，混凝土结构为0.05；步骤2：确定附加阻尼比：依据预估总阻尼比ζ^′，采用振型分解反应谱法对消能减震结构进行计算，验证消能减震结构的主要计算指标是否满足《建筑抗震设计规范》中相应指标及具体项目的性能要求；若主要计算指标均符合《建筑抗震设计规范》中相应指标及具体项目的性能要求，则预估附加阻尼比和总阻尼比满足设计的消能减震结构的需求，则该消能减震结构的附加阻尼比ζ_d和总阻尼比ζ为：ζ_d =ζ_d^′                        （2）ζ=ζ^′                          （3）消能减震结构的总阻尼比ζ不大于0.3；若主要计算指标均不符合或部分不符合《建筑抗震设计规范》中相应指标及具体项目的性能要求，则按步骤1的方法重新预估附加阻尼比；再依据重新预估附加阻尼比，采用振型分解反应谱法对消能减震结构进行计算，验证消能减震结构的主要计算指标是否满足《建筑抗震设计规范》中相应指标及具体项目的性能要求，直至所有的主要计算指标均符合《建筑抗震设计规范》中相应指标及具体项目的性能要求；步骤3：消能器的布置位置遵循以下原则：在平面布置上均匀对称且对控制结构的扭转位移有利；竖向布置在地震反应大的主要楼层，同时避免产生侧向刚度和承载力突变；总体布置有利于控制结构的整体动力性能，消能结构的整体反应在各楼层较为均匀；当确定了消能器在竖向的布置楼层和楼层平面的布置位置后，得到消能器的数量n；所有消能器在水平地震作用下两个方向所应消耗的能量分别按下式计算：ΣW_cjx=4πW_sxζ_d                               （4）ΣW_cjy=4πW_syζ_d                                （5）式中：W_sx表示消能结构在水平地震作用下X方向的总应变能；W_sy表示消能结构在水平地震作用下Y方向的总应变能；W_sx和W_sy按照《建筑抗震设计规范》（GB 50011‑2010）中的公式12.3.4‑2计算得到。按下式计算单个消能器在地震作用下所应消耗的平均能量：W_cjX=ΣW_cjx/n                                          （6）W_cjy=ΣW_cjy/n                                          （7）根据计算得到的消能器在地震作用下所应消耗的平均能量，选定消能器的型号；步骤4：采用含有消能减震单元的非线性时程分析方法和设置附加阻尼比的弹性时程分析方法对消能减震结构分别进行时程分析，若消能减震单元的非线性时程分析方法的主要计算结果和设置附加阻尼比的弹性时程分析方法的主要计算结果之间的差异不超过10%，则附加阻尼比取值合理；步骤5：采用非线性动力时程分析方法分析消能减震结构在大震作用下的性能，分析时取双向水平地震作用，峰值加速度主次方向比值为1︰0.85；步骤6：通过阻尼比和性能验证后，采用常规设计软件采用简化的线性方法进行消能减震结构设计。