106-粘滞阻尼墙在高层结构消能减震中的应用-王海
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1986年日本学者Mitsuo Miyazak和Arima提出了粘滞阻尼墙,它是一种速度与位移相关的阻尼器,它由三层钢板与高粘度阻尼介质组成,能将机械能变成热能耗散,在建筑领域中使用广泛。
它是一种由钢板在封闭的高粘度阻尼液中运动,使阻尼液产生剪切变形而产生黏滞阻尼力的阻尼器。
基本构造及耗能原理如下所示:
由固定在下层梁上的钢制箱体和填充在钢箱内的粘滞阻尼器材料组成,在地震作用下,结构上下楼层之间将会产生相对速度,固定在上层楼面梁的内钢板将会在钢箱内反复运动,使钢箱内的粘滞材料产生阻尼器,从而减小结构的动力反应,达到结构耗能减控的目的。
所使用的填充材料不易老化,且基本上不与空气接触,在正常的使用期间内性能几乎没有变化,结构消能减震体系是把结构物的某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成消能构件,或在结构的某些部位(层间空间、节点)装设消能装置又称阻尼器。
当发生地震时,随着结构侧向变形的增大,消能构件或阻尼器发挥作用,提供阻尼,消耗输入结构的地震能量,从而保护主体结构及构件在地震中免遭严重破坏,
确保结构安全。
结构消能减震技术既可以用在新建结构上,也可以用在既有建筑的耐震加固上。
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粘滞阻尼墙产品介绍:粘滞阻尼墙(Viscous Damping Wall)是日本学者Mitsuo Miyazak和Arima于1986年提出,速度与位移相关性阻尼器,其由三层钢板与高粘度阻尼介质组成。
内钢板固定在上层楼面、其外钢板固定与下层楼面,当上下层楼面发生相对运动时,内钢板剪切内部高粘度阻尼介质,将机械能变成热能耗散。
首次应用与SUT-building。
黏滞阻尼墙是一种由钢板在封闭的高粘度阻尼液中运动,使阻尼液产生剪切变形而产生黏滞阻尼力的阻尼器。
黏滞阻尼墙所使用的填充材料不易老化,且基本上不与空气接触,在正常的使用期间内性能几乎没有变化。
结构消能减震体系是把结构物的某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成消能构件,或在结构的某些部位(层间空间、节点)装设消能装置又称阻尼器。
当发生地震时,随着结构侧向变形的增大,消能构件或阻尼器发挥作用,提供阻尼,消耗输入结构的地震能量,从而保护主体结构及构件在地震中免遭严重破坏,确保结构安全。
结构消能减震技术既可以用在新建结构上,也可以用在既有建筑的耐震加固上。
粘滞阻尼墙的产品特点:1、速度相关性阻尼器;2、有刚度---位移相关;3、与温度相关;4、小位移既可以耗能,适合抗震、抗风(力有衰减)。
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抗震粘滞阻尼墙安装施工工法抗震粘滞阻尼墙安装施工工法一、前言抗震粘滞阻尼墙是一种高效的抗震结构体系,通过在结构中安装粘滞阻尼器件作用,可以显著提高建筑物的抗震性能。
本文将介绍抗震粘滞阻尼墙的安装施工工法,包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例,旨在为读者提供参考和指导。
二、工法特点抗震粘滞阻尼墙安装施工工法具有以下几个特点:1. 灵活性高:可以根据具体建筑结构的需要进行设计和施工,适应性强。
2. 抗震效果显著:通过粘滞阻尼器件的作用,可以显著提高建筑物的抗震性能,减小地震震害。
3. 施工周期短:采用现场预制的方式进行施工,可以缩短整体施工周期,提高工程进度。
4. 成本控制:相比传统的抗震结构体系,抗震粘滞阻尼墙工法的成本控制相对较优,经济可行。
三、适应范围抗震粘滞阻尼墙安装施工工法适用于各类型建筑物,尤其适用于高层建筑、工业厂房和重要公共设施等对抗震性能要求较高的项目。
四、工艺原理抗震粘滞阻尼墙的工艺原理是通过在建筑结构中安装粘滞阻尼器件来提高抗震性能。
这些粘滞阻尼器件在地震时具有减震、消能的作用,可以吸收和分散地震能量,减小结构应力,从而保护建筑物的完整性和稳定性。
施工工法与实际工程之间的联系:1. 设计方案:根据设计方案,确定粘滞阻尼器件的类型、参数和安装位置。
2. 施工图纸:根据施工图纸,对施工工艺和工序进行详细规划。
3. 材料采购:根据设计要求,采购优质的粘滞阻尼器件和相关材料。
4. 工艺控制:在施工过程中,对各个环节的工艺进行严格控制,确保施工质量。
5. 监控检测:在施工过程中,对重要节点、构件和安装质量进行监控和检测,以保证施工质量符合设计要求。
采取的技术措施:1. 施工前技术措施:包括测量建筑结构参数,评估地震烈度,确定粘滞阻尼器件的类型和参数,制定施工方案。
2. 施工中技术措施:包括粘滞阻尼器件的安装、连接和调试,施工过程中的质量控制和监测,施工安全的管理和保障。
结构设计中的消能减震措施应用摘要:相比传统抗震结构体系,消能减震结构具有技术先进、经济合理、安全性好的优势,因此本文对结构设计中的消能减震措施应用进行了分析。
关键词:结构设计;消能减震;应用消能减震是指通过设置消能器吸收或耗散地震能量,以保护建筑主体结构不受到破坏。
目前,消能减震技术在结构设计中已得到了不少应用,并收到明显效果。
例如扇形铅粘弹性阻尼器(SLVD)用于钢筋混凝土框架结构的梁柱节点位置,不仅发挥良好的耗能作用,而且保护了核心节点区,有利于实现强节点、弱构件的抗震设计理念[1]。
再如针对阻尼器价高劣势,采用与框架结构相结合的消能墙构建双层抗震体系,小震可提高结构刚度,中震开始屈服但仍保持弹性,大震屈服耗能,从而有效保护主体结构[2]。
为了用好消能减震技术,本文对结构设计中的消能减震措施应用进行了分析。
1 消能减震原理与消能器分类1.1 消能减震原理消能减震可从能量角度来分析,即结构振动的能量平衡原理。
令地震输入系统能量为,系统地震反应的能量(包括动能与势能)为,系统阻尼能为,系统非弹性变形能为,于是有。
对于传统抗震结构来说,只占5%左右,可忽略,就有。
为了耗散地震能量,结构损坏或倒塌,即。
最后,地震反应终止,即。
对于消能减震结构而言,增加了消能器,令其消耗的能量为,于是能量平衡方程有。
系统阻尼可忽略,于是有。
消能器消耗地震能量,即。
于是系统地震反应迅速衰减,即。
使结构免遭破坏,即。
1.2 消能器分类根据消能原理,消能器分为位移相关型消能器、速度相关型消能器和复合相关型消能器三类。
位移相关型消能器是利用材料自身的塑性滞回耗能能力消耗地震能量,其又可细分为金属消能器和摩擦消能器,金属消能器又包括软钢剪切消能器、屈服约束支撑、铅消能器。
速度相关型消能器利用粘滞材料将地震能量转化为热能消耗掉,其又可细分为粘滞流体消能器和粘滞阻尼墙,粘滞流体消能器包括单出杆粘滞阻尼器、双出杆粘滞阻尼器、孔隙式粘滞阻尼器、间隙式粘滞阻尼器等。
一、消能减震技术(一)技术内容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,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。
消能部件一般由消能器、连接支撑和其他连接构件等组成。
消能部件中的消能器(又称阻尼器)分为速度相关型如粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼墙、粘弹性阻尼墙;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,具有更高安全性、经济性和技术合理性。
(二)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和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设计、施工、验收和维护应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011 和《建筑消能建筑技术规程》JGJ 297 进行,设计安装做法可参考国家建筑标准设计图集《建筑结构消能减震(振)设计》09SG610-2,其产品应符合现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209的规定。
(三)适用范围消能减震技术主要应用于多高层建筑,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,文物建筑及有纪念意义的建(构)筑物的保护等。
(四)工程案例江苏省宿迁市建设大厦、北京威盛大厦等新建工程,以及北京火车站、北京展览馆、西安长乐苑招商局广场4 号楼等加固改造工程。
二、建筑隔震技术(一)技术内容基础隔震系统是通过在基础和上部结构之间,设置一个专门的隔震支座和耗能元件(如铅阻尼器、油阻尼器、钢棒阻尼器、粘弹性阻尼器和滑板支座等),形成刚度很低的柔性底层,称为隔震层。
研究探讨Research262粘滞阻尼墙用于装配式斜支撑节点钢框架结构减震研究胡倩刘天洋(武汉华夏理工学院土木建筑工程学院430223)中图分类号:TQ172 文献标识码:B 文章编号1007-6344(2019)03-0262-01摘要:为了研究粘滞阻尼墙对装配式斜支撑节点钢框架结构的减震性能,运用SAP2000对未设置粘滞阻尼墙和设置粘滞阻尼墙的结构进行有限元分析,评价其减震性能。
对结构体系设置不同数量阻尼墙,对比分析阻尼墙数量对减震性能的影响。
结果表明:粘滞阻尼墙具有较好的减震性能,粘滞阻尼墙布置数量越多减震性能越好,但布置粘滞阻尼墙达到一定数量后,对减震性能影响不大。
关键词:装配式斜支撑节点钢框架;阻尼墙;减震性能0 引言装配式钢结构建筑具有工业化程度高,节能、绿色等优点[1-2],发展装配式钢结构符合我国 “积极推广绿色建筑和建材,大力发展钢结构和装配式建筑,提高建筑工程标准和质量”的方针策略。
装配式斜支撑节点钢框架结构是一种新型钢结构体系,此结构体系突破了钢结构体系只适用于多层建筑的限制,实现了向高层建筑的发展。
由于装配式斜支撑节点钢框架结构中斜撑的作用,提高结构刚度的同时使其延性降低,因此非常有必要对这种新型结构体系进行减震性能分析。
粘滞阻尼墙是像墙体一样安装在结构中的新型粘滞阻尼装置,通过墙体内的粘滞液体发生剪切吸收地震能量,具有较大的阻尼力、消耗能力强、运用广泛等优点,多适用于多高层建筑的消能减震。
本文通过建立装配式斜支撑节点钢框架有限元分析模型,对比分析未安装粘滞阻尼墙和安装粘滞阻墙结构的地震效应。
1 工程实例该工程为 21 层结构建筑,对结构建模分析时,为减少计算结果受结构不规则的影响,使结构布置更加合理化,简化了结构的实际平面图,结构横纵都为6跨,长为23.4m,层高为3.3m,结构从下往上均分为3段,每段7层,各楼结构基本一致。
2 计算分析2.1模态分析在SAP2000建模时,结构使用线单元模型分析,柱与斜支撑和撑脚以及梁与柱之间为刚性连接,柱与地面之间为刚性连接。