第六章工程结构消能减震设计简介
- 格式:ppt
- 大小:4.22 MB
- 文档页数:45
土木工程中的消能减震结构设计研究在土木工程领域,保障建筑物在地震等自然灾害中的安全性至关重要。
消能减震结构设计作为一种有效的抗震手段,近年来受到了广泛的关注和研究。
本文将对土木工程中的消能减震结构设计进行深入探讨。
一、消能减震结构的基本原理消能减震结构的核心原理是通过在结构中设置专门的消能部件,如阻尼器,来消耗地震输入结构的能量,从而减轻主体结构的地震响应。
当建筑物受到地震作用时,消能部件能够产生较大的阻尼力,迅速将地震能量转化为热能等其他形式的能量耗散掉,降低结构的振动幅度和变形,保护主体结构的完整性和稳定性。
常见的消能器包括粘滞阻尼器、金属阻尼器、摩擦阻尼器等。
粘滞阻尼器利用液体的粘性阻力来消耗能量;金属阻尼器则依靠金属材料的塑性变形来实现耗能;摩擦阻尼器通过接触面的摩擦力来消耗能量。
二、消能减震结构设计的关键要素1、消能器的选型与布置消能器的类型和性能应根据建筑物的结构特点、地震烈度、使用功能等因素进行选择。
在布置消能器时,需要考虑结构的受力特点和变形模式,使消能器能够在地震作用下充分发挥作用。
一般来说,消能器应布置在结构的变形较大、受力复杂的部位,如框架结构的梁柱节点、剪力墙结构的连梁等。
2、结构分析与计算进行消能减震结构设计时,需要采用合适的分析方法和计算软件,准确模拟消能器的力学性能和结构的地震响应。
常用的分析方法包括时程分析法、振型分解反应谱法等。
时程分析法能够较为真实地反映结构在地震作用下的动态响应,但计算量较大;振型分解反应谱法则相对简单,但对于复杂结构和消能器的模拟可能不够精确。
3、连接构造设计消能器与主体结构之间的连接构造至关重要,它直接影响消能器的工作性能和结构的安全性。
连接构造应具有足够的强度、刚度和耐久性,能够可靠地传递消能器产生的力和变形。
同时,还应考虑连接构造的施工可行性和维护便利性。
三、消能减震结构设计的流程1、确定设计目标根据建筑物的重要性、使用功能和所处地区的地震危险性,确定消能减震结构的设计目标,如降低结构的地震响应、保证人员生命安全、减少经济损失等。
结构消能减震技术1、结构消能减震的基本概念地震发生时地面震动引起结构物的震动反应,地面地震能量向结构物输入。
结构物接收了大量的地震能量,必然要进行能量转换或消耗才能最后终止震动反应。
消能减震技术是将结构的某些构件设计成消能构件,或在结构的某些部位装设消能装置。
在风或小震作用时,这些消能构件或消能装置具有足够的初始刚度,处于弹性状态,结构具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求;当出现大风或大震作用时,随着结构侧向变形的增大,消能构件或消能装置率先进入非弹性状态,产生较大阻尼,大量消耗输入结构的地震或风振能量,使主体结构避免出现明显的非弹性状态,且迅速衰减结构的地震或风振反应(位移、速度、加速度等),保护主体结构及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌,达到减震抗震的目的。
消能部件(消能构件或消能装置及其连接件)按照不同“构件型式”分为消能支撑、消能剪力墙、消能支承或悬吊构件、消能节点、消能连接等。
消能部件中的消能器(又称阻尼器)分为速度相关型如黏滞流体阻尼器、黏弹性阻尼器、黏滞阻尼墙、黏弹性阻尼墙;位移相关型如金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等,和其它类型如调频质量阻尼器(TMD)、调频液体阻尼器(TLD)等。
采用消能减震技术的结构体系与传统抗震结构体系相比,具有大震安全性、经济性和技术合理性。
技术指标:建筑结构消能减震设计方案,应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求,与采用抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后确定。
采用消能减震技术结构体系的计算分析应依据《建筑抗震设计规范》GB50011 进行,设计安装做法应遵循国家建筑标准设计图集《建筑结构消能减震(振)设计》09SG610-2,其产品应符合《建筑消能阻尼器》JG/T209 的规定。
适用范围:消能减震技术主要应用于高层建筑,高耸塔架,大跨度桥梁,柔性管道、管线(生命线工程),既有建筑的抗震(或抗风)性能的改善等。
隔震与消能减震设计隔震与消能减震设计是在工程结构设计中常常遇到的问题。
隔震设计是通过减少结构与地基之间的相互作用,将地震的水平振动转移到隔离结构上,从而减小地震对结构的影响。
而消能减震设计则是在结构中增加能够吸收地震能量的装置,通过吸收和转化地震能量,减小结构的震动峰值,从而保护结构和降低地震风险。
隔震设计将结构与地基隔离,可以有效地减小地震对结构的影响。
常见的隔震装置包括球形隔震器、弹簧隔震器和摇摆支撑等。
球形隔震器是一种通过球面的压缩和张开来减小地震峰值加速度的装置。
弹簧隔震器则是通过将结构与地基分离,使结构可以在地震中相对自由地运动,从而减小地震对结构的冲击力。
摇摆支撑则是一种通过摇摆运动来减小地震冲击的装置,能够将地震能量转化为结构的具有抵抗地震作用的摇摆动能。
消能减震设计则是在结构中安装能够吸收地震能量的装置,通过吸收和转化地震能量来减小结构的震动峰值。
常见的消能装置包括液压阻尼器、摇摆框架和摩擦阻尼器等。
液压阻尼器通过液体的流动来消耗地震能量,减小结构的振动响应。
摇摆框架则是通过框架的摆动来转化和耗散地震能量,从而减小结构的振动。
摩擦阻尼器则是通过材料之间的摩擦力来吸收地震能量,减小结构的振动。
在进行隔震与消能减震设计时,需要根据具体的工程情况和设计要求选择适合的装置。
一般来说,隔震设计适合于对结构振动峰值要求较低的工程,而消能减震设计则适合于对结构振动峰值要求较高的工程。
此外,在进行设计时还需要考虑装置的可靠性、经济性和施工的可行性。
隔震与消能减震设计能够有效地减小地震对结构的影响,提高结构的抗震性能,降低地震风险。
然而,设计与施工中的错误和不合理的选择可能会导致装置的失效和使用寿命的降低。
因此,在进行隔震与消能减震设计时,需要仔细考虑各种因素,并在设计和施工过程中进行严格的控制和监测,以确保装置的有效性和可靠性。
总之,隔震与消能减震设计是提高工程结构抗震能力和减少地震风险的重要手段。
消能减震结构范文消能减震结构是一种通过将能量转化为其他形式来降低结构受到地震或其他外力作用时的振动响应的结构体系。
它可以减小地震引起的损失,并保护人们的生命安全。
本文将从消能减震结构的原理、发展历程、设计方法以及应用等方面进行详细介绍。
消能减震结构的原理是通过在结构中设置特定的消能器件,如摩擦阻尼器、液体阻尼器和金属阻尼器等来吸收和耗散能量。
当结构受到地震等外力作用时,这些消能器件会产生相应的变形和摩擦,将能量转化为其他形式,从而减小结构的振动响应。
通过合理设计和配置这些消能器件,可以使结构在地震中产生更小的位移和加速度,减少结构的破坏程度。
消能减震结构的发展历程可以追溯到20世纪初。
最早的消能减震设计是通过使用钢筋混凝土的材料和施工技术来提高结构的抗震性能。
随着科学技术的不断发展,新型的消能器件不断被提出并应用于实际工程中,如摩擦阻尼器、液体阻尼器和金属阻尼器等。
这些消能器件具有良好的耗能性能和可调节性能,能够在地震中发挥较好的减振效果。
设计消能减震结构需要考虑多个因素,如结构的强度、刚度、耐久性等。
一般来说,消能减震结构的设计方法可以分为试验研究和理论计算两种。
试验研究是通过模型试验和实际工程应用等方式,通过试验数据分析和总结,得出相应的设计方法和技术规范。
理论计算是基于力学原理和结构力学理论,通过数学模型和计算方法,预测结构在地震中的响应和耐久性能。
消能减震结构的应用已经相当广泛,涵盖了建筑、桥梁、船舶等多个领域。
在建筑领域中,消能减震结构主要用于高层建筑、地下结构和文物保护建筑等。
在桥梁领域中,消能减震技术可以有效减少桥梁在地震中的振动响应,保护桥梁的结构完整性。
在船舶领域中,消能减震技术可以降低水动力和风载荷对船体的影响,提高船舶的稳定性和航行性能。
总之,消能减震结构是一种可以减小地震引起的振动响应的结构体系。
通过设计和配置合适的消能器件,可以使结构在地震中产生更小的位移和加速度,减少结构的破坏程度。
建筑工程消能减震设计构造
建筑工程消能减震设计构造是指在建筑物设计和施工过程中,采用一系列的技术和构造措施,以减少或消除地震对
建筑物的破坏和影响。
以下是一些常见的建筑工程消能减
震设计构造措施:
1. 建筑物整体结构设计:采用抗震设计原则,如合理选择
结构形式、增加建筑物自重和刚度等,以提高建筑物的整
体抗震能力。
2. 隔震设计:采用隔震技术,将建筑物与地基之间设置隔
震设备,如隔震支座、隔震垫片等,以减小地震波对建筑
物的传递,降低地震对建筑物的破坏。
3. 减震设计:采用减震技术,如减震支撑、减震器等,通
过吸收和消耗地震能量,减少地震对建筑物的冲击力,降
低地震破坏。
4. 塑性设计:在建筑物的结构设计中,通过设置可塑性构
件和可塑性连接,使建筑物在地震作用下发生一定的变形,从而减小地震对建筑物的破坏。
5. 节能设计:在建筑物的设计和施工中,采用节能材料和
节能技术,如保温材料、节能灯具等,以减少建筑物的能耗,降低对环境的影响。
6. 防火设计:在建筑物的设计和施工中,设置防火墙、防
火门等防火设施,以提高建筑物的防火性能,减少火灾对
建筑物的破坏。
7. 安全疏散设计:在建筑物的设计和施工中,设置合理的疏散通道、安全出口等,以保障人员在地震发生时的安全疏散。
需要注意的是,建筑工程消能减震设计构造需要根据具体的建筑物类型、地理环境和地震状况等因素进行综合考虑和设计,以确保建筑物在地震发生时能够有效减震、消能并保证人员安全。
同时,建筑工程消能减震设计构造也需要符合相关的建筑法规和标准要求。