建筑消能器的型號選擇模
鄭州中天建筑節(jié)能有限公司
建筑消能器的型號選擇模型參考
工程設計，抗震設防烈度8度，設計基本地震加速度峰值為0.20g，設計地震分組第二組，II類場地， 場地特征周期0.40s。采用框架結構形式，屬于重點設防類，乙類建筑。
2.1
設計主要依據(jù)和資料
本工程減震設計所依據(jù)的主要規(guī)范、圖集如下：
（1）《建筑抗震設防分類標準》（GB50223－2008）；
（2）《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009－2012）；
（3）《建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準》（GB50068－2018）；
（4）《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011－2010）（2016版）；
（5）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010－2010）（2015版）；
（6）《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007－2011）；
（7）《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）；
（8）《工程結構通用規(guī)范》（GB55001－2021）;
（9）《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》（GB55002－2021）;
（10）《鋼結構通用規(guī)范》（GB55006－2021）;
（11）《建筑消能減震技術規(guī)程》（JGJ297-2013）;
（12）《建筑消能阻尼器》（JGT209-2012）;
（13）《建設工程抗震管理條例》。
2.2
結構分析與設計軟件的選用
本工程采用PKPM結構2021版V1進行減震結構的建模與分析設計。該結構除中庭開大洞外整體規(guī)則，且高度小于60m，依據(jù)《建筑消能減震技術規(guī)程》3.3節(jié)和4.1節(jié)，可僅采用復振型分解反應譜法結合迭代計算的方法進行減震結構的設計工作，無需與時程分析進行包絡設計。在PKPM軟件中定義、布置消能器，設置性能目標、定義相關構件類別，計算有消能器和無消能器模型，可在一個模型里，一鍵實現(xiàn)包含消能子結構的多模型的性能包絡設計。一級建造師考試培訓www.itk3.com
三
減震設計
3.1
減震設計目標
本工程通過在房屋結構中設置速度相關型消能器，通過速度相關型消能器的相對速度提供附加阻尼，以消耗輸入結構的地震能量，達到預期的防震減震要求。速度相關型消能器可以不顯著改變結構的自振周期，而顯著增加結構的阻尼，從而顯著降低結構在地震作用下的外力和位移反應。
3.2
性能目標的選取
3.2.1
根據(jù)《建筑消能減震技術規(guī)程》中6.5.1要求：消能減震結構應結合建筑實際需求選擇性能水準和性能目標；
3.2.2
《建設工程抗震管理條例》明確高烈度設防區(qū)、地震重點監(jiān)視防御區(qū)的新建醫(yī)院、學校、幼兒園等八類建筑采用減隔震技術，并且保證在設防地震時滿足正常使用要求；
3.2.3
結合甲方、審圖單位的意見，本項目位于8度區(qū)，暫定主體結構抗震性能目標為性能2。
3.3
減震設計參數(shù)
3.3.1 構件性能設計
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構件類型
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構件
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承載力驗算內(nèi)容
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中震
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大震
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關鍵構件
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消能子結構
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抗剪、抗彎彈性
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極限承載力
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普通豎向構件
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普通框架柱
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抗剪彈性、抗彎不屈服
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承載力驗算內(nèi)容
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普通水平構件
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普通框架梁
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抗剪、抗彎不屈服
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承載力驗算內(nèi)容
|
|
變形驗算（位移角）
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1/300
|
1/50
|
表3.3.1 構件設計屬性及驗算內(nèi)容
3.3.2 構件性能設計軟件參數(shù)設置
如圖3.3.2進行總信息參數(shù)設置，另外可以通過設置附加阻尼比折減系數(shù)考慮施工安裝偏差等不可控因素的不利影響。
減震設計參數(shù)設置
3.3.3 構件性能目標指定及包絡設計
在主模型下指定消能子結構的框架柱、框架梁按照關鍵構件的要求設置性能目標（普通豎向構件、普通水平構件類似操作）。
圖3.3.3-1 指定構件性能目標
即可實現(xiàn)有、無阻尼器模型和性能設計模型的包絡工作，方便快捷；同時支持子模型的參數(shù)單獨修改、設置，滿足特殊設計的功能需求。
實現(xiàn)多模型包絡設計
3.4
消能器的選取
3.4.1 阻尼器性能參數(shù)
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類別
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符號
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單位
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消能器
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使用數(shù)量
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N
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套
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34
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阻尼系數(shù)
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符號
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KN(s/mm)^α
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70
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阻尼指數(shù)
|
符號
|
單位
|
0.2
|
|
剛度
|
符號
|
KN/m
|
0
|
表3.4.1 速度相關型消能器使用情況統(tǒng)計
3.4.2 阻尼器布置
首層阻尼器布置為例，遵循以下原則：
1）平面方向布置：阻尼器優(yōu)先設置在樓梯間、機械室等核心筒周圍的骨架中或著無門窗洞口位置，避免對建筑功能產(chǎn)生影響；
2）高度方向布置：阻尼器分散于各層布置，使結構整體彎曲變形減小，阻尼器更好的發(fā)揮作用；
3）形成多道防線，提高防范風險能力。咩票特價電影票www.miepiao.com共丟廢品回收網(wǎng)www.gongdiu.com設計學徒自學網(wǎng)www.sx1c.com
阻尼器布置示意圖
四
結構分析與計算
4.1
結構動力特性分析
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振型
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無阻尼器（s）
|
有阻尼器（s）
|
|
1
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0.792
|
0.793
|
|
2
|
0.74
|
0.742
|
|
3
|
0.721
|
0.723
|
表4.1 有無阻尼器結構的周期
由上表可知，采用速度相關型阻尼器減震技術后，結構的周期基本保持不變，整體結構剛度未發(fā)生明顯變化。
4.2
附加阻尼比
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子模型
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附加阻尼比(%)
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X向
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Y向
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取值
|
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小震有阻尼器
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4.62
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8.29
|
4.62
|
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中震有阻尼器
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2.38
|
4.21
|
2.38
|
|
大震有阻尼器
|
1.21
|
2.07
|
1.21
|
表4.2 附加阻尼比結果
由上表綜合確定X、Y方向附加阻尼比取小值為最終減震結構的附加阻尼比。
4.3
層間位移角
|
子模型
|
位移角
|
|
X向
|
Y向
|
限值
|
|
小震有阻尼器
|
1/799
|
1/970
|
1/550
|
|
中震有阻尼器
|
1/304
|
1/301
|
1/300
|
|
大震有阻尼器
|
1/150
|
1/172
|
1/50
|
表4.3 結構層間位移角結果
由上表可知，減震結構在各級地震作用下的層間位移角滿足《建筑消能減震技術規(guī)程》6.5.2的要求。
五
阻尼器滯回曲線
采用時程分析方法（FNA）選取5條天然波，2條人工波，進行補充驗算，查看阻尼器滯回曲線，能量圖結果查看，可以清晰的查看各時期結構及阻尼器耗能情況阻尼器滯回曲 能量圖
六
結論
使用PKPM減震軟件分析了減震結構在多遇地震作用下、設防地震作用下和罕遇地震作用下結構的地震反應，通過計算結果得出以下結論：
1）非減震結構的自振周期為0.792，減震結構的自振周期為0.793，自振周期未發(fā)生變化，小震下附加阻尼比取值為4.6%，大震下附加阻尼比取值為1.2%。
2）布置阻尼器后結構的層間位移滿足規(guī)范要求，結構的層間剪力受到了較好的控制。
3）該工程采用減震方案是有效可靠的，通過增加結構的阻尼比有效減小了地震作用對結構的影響。
說明：本實例主要介紹了減震結構分析的相關參數(shù)設置與驗算要點，關于減震結構的施工與維護，阻尼器的技術性能要求、檢驗、驗收等內(nèi)容，應按相應規(guī)范、規(guī)程、標準的要求進行實施。
型參考
