周 穎 邢麗麗 李宏描（同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實驗室，上海 200092）

混合控制消能減震伸臂桁架超高層結(jié)構(gòu)抗震性能研究

周 穎 邢麗麗 李宏描
（同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實驗室，上海 200092）

在超高層建筑結(jié)構(gòu)中，相對于傳統(tǒng)伸臂桁架，消能減震伸臂桁架能顯著提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，但同時也存在一些問題。屈曲約束支撐伸臂桁架在小震下僅提供剛度并不耗能，在中震下屈服耗能有限；而黏滯阻尼伸臂桁架因黏滯阻尼器最大阻尼力的限制，在中震和大震下對結(jié)構(gòu)側(cè)移控制效果不佳。因此，提出了混合控制消能減震伸臂桁架的概念，在超高層結(jié)構(gòu)速度起控制作用的部位設(shè)置黏滯阻尼器伸臂桁架，在位移起控制作用的部位設(shè)置屈曲約束支撐伸臂桁架，實現(xiàn)屈曲約束支撐伸臂和黏滯阻尼器伸臂的優(yōu)勢互補(bǔ)。黏滯阻尼器伸臂可彌補(bǔ)屈曲約束支撐伸臂在多遇和設(shè)防地震作用下無屈服耗能或耗能較少的問題；屈曲約束支撐伸臂可協(xié)助黏滯阻尼器伸臂在設(shè)防和罕遇地震作用下實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)層間側(cè)移更好的控制。

1　研究方法和結(jié)果

以蘭州某超高層為工程背景建模，沿結(jié)構(gòu)高度分別在第23和36層各設(shè)置一道伸臂桁架?？紤]到超高層結(jié)構(gòu)上部多為位移控制、下部多為速度控制，將剛度較大的屈曲約束支撐伸臂布置于黏滯阻尼伸臂之上。表1中O為普通支撐，B為屈曲約束支撐，V為黏滯阻尼器支撐。由層間位移角比較可知（表略），混合控制伸臂在綜合了屈曲約束支撐和黏滯阻尼器的優(yōu)點(diǎn)后，在中震下充分發(fā)揮了其抗震性能。

表1 伸臂桁架布置方案

表2　小震和大震作用下結(jié)構(gòu)消能構(gòu)件耗能

表2中ET為輸入結(jié)構(gòu)總地震能量，EFD、EBRB分別為黏滯阻尼器和屈曲約束支撐耗能，EE為消能構(gòu)件耗能總和，EE= EFD+ EBRB。混合控制伸臂消能構(gòu)件的耗能介于屈曲約束支撐伸臂和黏滯阻尼器伸臂之間，這是由于小震下，屈曲約束支撐僅提供剛度，黏滯阻尼器耗散地震能量；中震下，屈曲約束支撐屈服耗能，但耗能有限，黏滯阻尼器耗能較多；大震下，屈曲約束支撐屈服程度加大，耗能增長較快，而黏滯阻尼器耗能增加有限。

2　結(jié)論

混合控制消能減震伸臂桁架結(jié)構(gòu)在一定程度上綜合利用屈曲約束支撐和黏滯阻尼器的優(yōu)勢，使二者實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)：在小震作用下黏滯阻尼器耗能為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼，彌補(bǔ)了BRB無耗能的問題；在中震和大震作用下BRB屈服耗能，為結(jié)構(gòu)提供剛度，使得混合控制消能減震伸臂桁架結(jié)構(gòu)在耗能能力下降不多的情況下，結(jié)構(gòu)層間側(cè)移也得到較好的控制。因此，混合控制消能減震伸臂桁架結(jié)構(gòu)能在各烈度地震作用下耗散地震能量，控制結(jié)構(gòu)振動，為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼，具有更為全面、良好的抗震性能。