庾光忠　朱　賀　曾文武　陳國平　周函宇　周　露（株洲時代新材料科技股份有限公司）

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粘滯阻尼器在某中學實驗樓中的應用

庾光忠朱賀曾文武陳國平周函宇周露
（株洲時代新材料科技股份有限公司）

【摘要】該實驗樓采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結構，考慮其功能重要、抗震要求高等特點，采用時代新材牌粘滯阻尼器進行減震設計。通過ETABS小震分析得到附加阻尼比為3%，大震分析得到阻尼器的選型。

【關鍵詞】框架剪力墻結構；時代新材；粘滯阻尼器

1　引言

擬建場地位于山西省，南側為緯四路，東側為經(jīng)三路，西側為經(jīng)五路。本建筑分三個單體：南四層實驗樓，建筑總高度為16.200m，屬多層乙類建筑；東三層教師辦公樓，建筑總高度為2.300m，屬多層丙類建筑；北兩層圖書館，建筑總高度為8.4m，屬多層乙類建筑。各個單體均無地下室，見圖1。

結構設計使用年限為50年。設計基本烈度為8度，設計基本地震加速度為0.20g，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅲ類?；撅L壓為0.50KN/m2，地面粗糙度類別為B類。

本工程（實驗樓）采用帶粘滯阻尼器的鋼筋混凝土框架剪力墻結構體系，根據(jù)GB50011-2010《建筑抗震設計規(guī)范》（簡稱《抗規(guī)》），對該減震結構進行消能減震設計與分析。

2　結構設計方案

2.1產(chǎn)品結構

圖1　實驗樓建筑立面圖

圖2　粘滯阻尼器結構示意圖

圖3　阻尼器支撐所在隔墻處理大樣

典型的粘滯阻尼器結構示意圖如圖2所示。

本工程選擇粘滯阻尼器［1］［2］，粘滯阻尼器可以提供附加阻尼，卻不改變建筑物結構形式，該種阻尼器是現(xiàn)有比較成熟的阻尼器之一，長期使用功能及維護費用都具有很強的優(yōu)越性，是目前在實際工程中應用最為廣泛的阻尼器之一。粘滯阻尼器采用人字型支撐［3］形式，便于開設門洞等優(yōu)點，故在醫(yī)院和學校等建筑應用較多，其構造如圖3。

本項目消能設計中采用了的阻尼器參數(shù)為：阻尼系數(shù)［4］［5］C為500KN/（m/s）0.30，阻尼指數(shù)為0.30。

2.2框架剪力墻結構體系

根據(jù)建筑功能及結構平面布置特點，確定該建筑的阻尼器布置位置及數(shù)量。選用14套阻尼器，布置的位置如圖4及表1所示。

圖4　阻尼器平面布置圖

表1　阻尼器總體布置情況

3　結構分析參數(shù)

3.1結構模型校核

為了校核所建立ETABS模型的準確性，將ETABS與PKPM進行對比，如表2所示。表中差值為：

由表2和表3可知，兩軟件模型的質(zhì)量和周期比較接近，說明ETABS建立的模型是正確的。

表2　非減震結構質(zhì)量對比　單位：Ton

表3　結構周期（s）和振型

3.2地震作用分析參數(shù)選取

分析過程中地震波的選取，6wave180波、9wave90波、67wave14波、79wave000波、86wave33波、RGB1波和RGB2波。

在采用時程分析法時，所選地震波的平均地震影響系數(shù)曲線應與振型分解反應譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符（主要振型的周期點上相差不大于20%）。在彈性分析時，每條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不應小于振型分解反應譜法計算結構的65%，多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不應小于振型分解反應譜法計算結果的80%，基底剪力對比見表4。

表4　無控結構反應譜與時程分析對比（KN）

表5　7條時程反應譜與規(guī)范反應譜曲線對比

4　附加阻尼比計算

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》B50011-2010附加阻尼比計算方法，調(diào)整各條地震波的PGA為700gal進行附加阻尼比計算，鑒于篇幅僅列出了6wave180波作用下的數(shù)據(jù)，見表6。

經(jīng)計算得到7條地震波作用下，消能減震結構附加阻尼比X向4%，Y向3%，綜合考慮得出黏滯流體阻尼器附加給結構的等效阻尼比為3%。

5　阻尼器選型計算

調(diào)整各條地震波的PGA為4000gal進行阻尼器選型計算，鑒于篇幅僅列出了6wave180波作用下的數(shù)據(jù)，見表7及表8。

經(jīng)統(tǒng)計分析本項目的阻尼器選型詳見表9。

表6　6wave180作用下附加阻尼比

表7　阻尼器最大出力（kN）

表8　阻尼器最大位移（mm）

表9　阻尼器選型參數(shù)

6　結論

本項目為框架剪力墻結構體系，處于地震高烈度地區(qū)。為降低結構的動力響應并保證結構在地震作用下的安全性，對此結構進行粘滯阻尼器減振設計與分析，通過對其進行優(yōu)化設計和地震動力時程響應分析，得到如下結論：

⑴ETABS計算模型與PKPM計算模型吻合良好。

⑵通過對該樓布置14個阻尼器，能達到設計附加阻尼比的要求，層間位移角也滿足規(guī)范限制要求。

⑶消能減震結構附加阻尼比X向4%，Y向3%，綜合考慮得出黏滯流體阻尼器附加給結構的等效阻尼比為3%。

⑷本工程的施工技術要求高，施工難度大，質(zhì)量控制尤為關鍵。為保證工程安全可靠，確保項目達到設計意圖，業(yè)主應專門委托有經(jīng)驗的技術服務單位配合設計單位進行減震設備測試、安裝的深化設計并對減震體系施工進行現(xiàn)場技術指導。●

【參考文獻】

［1］翁大根.消能減震結構理論分析與試驗驗證及工程應用［D］.上海：同濟大學，2006.

［2］周云，徐彤.耗能減震技術研究及應用的新進展［J］.地震工程與工程振動，1999，19（2）：122-131.

［3］RamirezO.M.Constantinou M.C.，KircherC.A.，Whittaker-A.，JohnsonM.And Gomez J.D.，Development and Evaluation of Simplified Procedures for Analysis and Design of Buiding With Passive Energy DissipationSystems［R］.New York：MCEER，Multidisciplinary Center for Earthquake EngineeingResearch，University of Buffalo State University of New York.2000.

［4］Seleemah A.A.，Constantinou M.C.Investigation of Seismic Response of Building with Linear and Nolinear Fluid Viscous Dampers［R］.New York：Nation Center for Earthquake Engineering Research，1997.

［5］Garcia D.L.，SoogT.T.Efficiency of a simple approach to damper alllcation in MDOF structures［J］.Journal of Stuctural Control，2002，9（1）：19～30.