近断层脉冲型地震动作用下BRB框剪结构减震性能设计研究.pdf

第 源远 卷 第 源 期圆园圆猿 年 员园 月地震研究允韵哉砸晕粤蕴 韵云 杂耘陨杂酝韵蕴韵郧陨悦粤蕴 砸耘杂耘粤砸悦匀灾燥造郾 源远袁 晕燥郾 源韵糟贼郾 袁 圆园圆猿鄢收稿日期院 圆园圆圆 原园怨 原园猿郾基金项目院 辽宁省 野兴辽英才计划冶 青年拔尖人才资助项目 渊载蕴再悦圆园园苑员源远冤曰 中铁十九局集团有限公司科技研究开发计划项目 渊圆园圆员 原 月园猿冤 郾第一作者简介院 于 建 渊员怨苑猿 原 冤袁 高级工程师袁 主要从事房屋建筑结构稳定性研究 郾耘 原 皂葬蚤造院 猿愿猿圆园圆缘缘园岳 择择郾 糟燥皂郾荟通讯作者简介院 赵立财 渊员怨愿缘 原 冤袁 正高级工程师袁 博士袁 主要从事岩土介质与结构相互作用尧 结构减震控制与流体动力学研究 郾 耘 原 皂葬蚤造院 扎澡葬燥造蚤糟葬蚤员猿员源岳 枣燥曾皂葬蚤造郾 糟燥皂郾于建袁赵立财援 圆园圆猿援 近断层脉冲型地震动作用下 月砸月 框剪结构减震性能设计研究咱允暂援 地震研究袁源远渊源冤院缘苑缘 原 缘愿缘袁凿燥蚤院员园援圆园园员缘辕 躁援 糟灶噪蚤援 陨杂杂晕员园园园 原园远远远援 圆园圆猿援 园园缘员援再怎 允袁 在澡葬燥 蕴 悦援 圆园圆猿援 砸藻泽藻葬则糟澡 燥灶 凿葬皂责蚤灶早 责藻则枣燥则皂葬灶糟藻 凿藻泽蚤早灶 燥枣 月砸月 枣则葬皂藻鄄泽澡藻葬则 泽贼则怎糟贼怎则藻 遭赠 灶藻葬则鄄枣葬怎造贼 责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 早则燥怎灶凿 皂燥贼蚤燥灶泽咱允暂援 允燥怎则灶葬造 燥枣 杂藻蚤泽皂燥造燥早蚤糟葬造 砸藻泽藻葬则糟澡袁源远渊源冤院缘苑缘 原缘愿缘袁凿燥蚤院员园援 圆园园员缘辕 躁援 糟灶噪蚤援 陨杂杂晕员园园园 原园远远远援 圆园圆猿援 园园缘员援近断层脉冲型地震动作用下 月砸月 框剪结构减震性能设计研究鄢于 建员袁 赵立财员袁圆袁猿荟渊员郾 中铁十九局集团 第五工程有限公司袁 辽宁 大连 员员远员园园曰 圆郾 中铁十九局集团 第三工程有限公司袁 辽宁 沈阳 员员园员猿远曰猿郾 台湾科技大学 营建工程系袁 中国台湾 台北 员园远苑圆冤摘要院 在脉冲型及非脉冲型地震动作用下袁 对典型框剪结构及 远 个屈曲约束支撑 渊月砸月冤 减震结构进行弹塑性动力时程分析袁 主要基于层间位移角尧 结构损坏程度及结构耗能指标袁 对比分析不同 月砸月 框剪结构的减震性能遥结果表明院 淤由于抗侧刚度的提高袁 增设 月砸月 能有效降低脉冲型地震动下框剪结构整体的层间位移角响应袁 使其满足规范限值要求袁 减震率最高达到 缘圆郾 员豫曰 于相比布置于外周袁 月砸月 布置于内框架能更有效减轻脉冲型地震动作用下结构上部楼层梁构件的严重损坏袁 从结构整体而言使梁构件严重损坏程度占比从 苑员豫 降至 源缘豫 以下袁同时有效减轻了竖向构件的中度及严重损坏曰 盂相比非脉冲型地震动袁 脉冲型地震动削弱了减震结构中 月砸月 的塑性耗能能力曰 榆月砸月 布置于内框架袁 且其初始刚度和屈服强度按更多楼层区域划分尧 屈服后刚度比取较小的减震方案的结构在脉冲型地震动下具有较高的减震性能遥关键词院 脉冲型地震动曰 框剪结构曰 屈曲约束支撑曰 减震性能中图分类号院 孕猿员缘郾 怨圆缘 文献标识码院 粤 文章编号院 员园园园 原园远远远渊圆园圆猿冤园源 原园缘苑缘 原员员凿燥蚤院员园援 圆园园员缘辕 躁援 糟灶噪蚤援 陨杂杂晕员园园园 原园远远远援 圆园圆猿援 园园缘员园 引言我国发生过多次破坏性地震袁 给人民生命财产带来巨大损失遥 如 员怨苑远 年唐山 酝杂苑郾 愿 大地震袁灾区设防烈度遇度袁 实际烈度达到欲度曰 圆园园愿 年酝杂愿郾 园 汶川大地震袁 灾区设防烈度遇 耀 喻度袁 设计野大震冶 设防烈度为喻 耀 峪度袁 但实际烈度达到御耀 欲度 渊徐铭阳等袁 圆园圆圆冤遥 汶川地震动记录表现出明显的近断层脉冲特性 渊蕴怎藻贼 葬造袁 圆园员园曰 谢俊举等袁 圆园员圆冤袁 从震害情况可见袁 地震的强度加上地震动脉冲效应袁 对建筑物具有极为强烈的破坏力袁导致严重的人员伤亡和经济损失遥 从以往研究可知袁近断层脉冲型地震动具有明显的向前方向性效应和滑冲效应袁 会引起明显的长周期速度脉冲 渊贾路等袁圆园员怨冤袁 且一次地震动的大部分能量都集中在单个或少数几个频率的脉冲上遥 因此袁 开展脉冲型地震动作用对建筑结构影响的研究是必要的遥通过减震设计袁 结构能够具备抵御脉冲型地震动的能力遥 周敏和薛彦涛 渊圆园员苑冤 研究了峪度区某 缘 层 月砸月 框剪结构在罕遇尧 极罕遇地震作用下的抗震性能袁 发现减震框架结构能有效降低层地震研究源远 卷间位移角袁 使其满足 员辕缘园 限值要求遥 包嗣海等渊圆园员怨冤 以某框剪结构工程为例袁 采用黏滞阻尼器和 月砸月 建立混合减震结构袁 发现该结构在极罕遇地震作用下能有效改善结构构件的损坏状态并提高结构安全性能遥 针对地震动脉冲特性对减震结构的影响袁 程浩和赵杨 渊圆园圆员冤 对某高层建筑结构进行 月砸月 减震参数设计袁 发现在近断层脉冲型地震动作用下 月砸月 减震高层建筑的层间位移反应较大袁 楼层加速度放大不明显袁 月砸月 耗能在结构总塑性耗能中占比减小袁 结构塑性损伤较大曰 陈超等 渊圆园圆员冤 对典型多层校舍采取减震加固技术袁研究脉冲型地震动及其它类型地震动作用下减震加固前后的结构抗震性能尧 残余变形以及阻尼器工作性能等袁 发现结构的黏滞阻尼减震效率受地震动特性影响不明显遥目前袁 同时考虑地震强度及地震动脉冲效应对高层建筑结构影响的研究不多见袁 本文选取一定量的近断层地震动记录袁 同时考虑地震强度及其脉冲特性袁 针对典型的高层框架 原 剪力墙结构进行 月砸月 布置方案和参数的减震性能设计袁 以期为此类型结构在考虑脉冲型地震动作用下的减震设计提供一定参考遥员 框架 原 剪力墙结构数值模型员郾 员 结构基本信息本文结合 叶高层建筑混凝土结构技术规程曳渊允郧允 猿圆园员园冤 渊以下简称 叶高规曳冤 愿郾 员 节中对于框架 原 剪力墙结构 渊以下简称框剪结构冤 设计的一般布置原则袁 并参考工程实例袁 基于 孕耘砸云韵砸酝原猿阅 建立典型的高层框剪结构弹塑性模型遥 该结构基本信息如下院 建筑使用功能为办公袁 结构的首层高度为 源 皂袁 其余楼层高度为 猿郾 缘 皂袁 共 员缘层袁 结构总高为 缘猿 皂遥 结构首层平面布置如图 员所示袁 灰色阴影部分为框架柱和剪力墙遥 结构中的框架柱尧 剪力墙及连梁的混凝土等级划分为院 员耀缘 层 悦源园尧 远 耀 员园 层 悦猿缘尧 员员 耀 员缘 层 悦猿园袁 全楼框架梁和楼板均采用 悦猿园遥 结构全部构件均采用匀砸月源园园 钢筋遥 抗震设计参数为院 抗震设防烈度峪度 渊园郾 圆园 早冤袁 设计地震第一分组袁 场地类别为域类袁 剪力墙抗震等级为一级袁 框架抗震等级为二级遥 基本风压为 园郾 源缘 噪晕辕 皂圆袁 地面粗糙度为 月 类遥结构的周期折减系数取为 园郾 苑缘遥图 员 高层框剪结构模型结构构件首层平面布置图云蚤早郾 员 蕴葬赠燥怎贼 责造葬灶 燥枣 贼澡藻 枣蚤则泽贼 枣造燥燥则 燥枣 贼澡藻 澡蚤早澡鄄则蚤泽藻袁枣则葬皂藻鄄泽澡藻葬则 泽贼则怎糟贼怎则藻员郾 圆 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 数值模型在 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 中袁 该高层框剪结构模型构件均采用纤维截面模型模拟遥 纤维截面模型通过材料积分获得截面的内力 原 变形关系袁 与塑性铰模型直接给出截面内力 原 变形关系相比袁 在描述截面压弯耦合非线性行为方面有着更大的优势 渊崔济东袁圆园员苑冤遥 为考虑约束混凝土和非约束混凝土的应力 原应变关系袁 模型中的混凝土材料的单轴本构采用修正 运藻灶贼 原 孕葬则噪 模型 渊杂糟燥贼贼 藻贼 葬造袁 员怨愿圆冤袁 钢筋材料的单轴本构采用常用的考虑随动强化的双线性弹塑性模型袁 参数取值依据 叶混凝土结构设计规范曳渊郧月 缘园园员园圆园员园冤遥 基于 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 的 野再哉蕴鄄砸载冶 五折线型骨架曲线对上述材料本构进行简化遥梁单元按照纤维截面段 垣 弹性段 垣 纤维截面段的形式组装成端部塑性区模型曰 剪力墙单元使用孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 的 杂澡藻葬则 宰葬造造 单元分别采用约束和非约束混凝土纤维来模拟剪力墙的端部约束区与非端部约束区遥 整体数值模型采用刚性楼板假定袁从而减少结构位移自由度以提高整体的计算效率遥根据以上条件建立的 孕耘砸云韵砸酝 原 猿阅 框剪结构数值模型三维图如图 圆 所示遥在工况定义中袁 按照 叶建筑抗震设计规范曳渊郧月 缘园园员员圆园员园冤 渊以下简称 叶抗规曳冤袁 取重力荷载代表值为 员 倍恒载加 园郾 缘 倍活载曰 模型采用砸葬赠造藻蚤早澡 阻尼袁 阻尼比取为 缘豫遥 孕耘砸云韵砸酝 原 猿阅模型与 再允运 模型的总质量及模态分析结果对比见表 员遥 由表 员 可见袁 两模型的总质量和自振周期的相对误差在 猿豫以内袁 验证了 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 模型远苑缘第 源 期于 建等院 近断层脉冲型地震动作用下 月砸月 框剪结构减震性能设计研究动力特性的准确性遥 模型的小震弹性层间位移角分别为 载 方向 员辕怨源远袁 再 方向 员辕员 园员愿袁 满足 叶抗规曳 中 员辕愿园园 限值要求遥 该模型可用于后续的计算分析遥图 圆 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 高层框剪结构数值模型三维图云蚤早郾 圆 猿阅 凿蚤早则葬皂 燥枣 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 灶怎皂藻则蚤糟葬造皂燥凿藻造 燥枣 贼澡藻 澡蚤早澡鄄则蚤泽藻袁 枣则葬皂藻鄄泽澡藻葬则 泽贼则怎糟贼怎则藻表 员 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 与 再允运 模型总质量及模态分析结果对比栽葬遭郾 员 悦燥皂责葬则蚤泽燥灶 燥枣 贼燥贼葬造 皂葬泽泽 葬灶凿 皂燥凿葬造 葬灶葬造赠泽蚤泽 则藻泽怎造贼泽遭藻贼憎藻藻灶 贼澡藻 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 皂燥凿藻造 葬灶凿 贼澡藻 再允运 皂燥凿藻造模型名称模型总质量辕贼模型自振周期 贼第 员 阶渊载 平动冤第 圆 阶渊再 平动冤第 猿 阶渊扭转冤再允运 模型怨 源员愿郾 猿员郾 源远员郾 猿缘员郾 员 缘孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 模型怨 源苑猿郾 远员郾 源苑员郾 猿远员郾 员圆相对误差园郾 远豫园郾 苑豫园郾 苑豫圆郾 远豫圆 近断层脉冲型地震动作用下框剪结构响应分析圆郾 员 地震动的选取为探讨近断层地震动脉冲特性对框剪结构地震响应的影响袁 本文选取一定量的近断层脉冲型及非脉冲型地震动进行对比研究遥 根据 叶抗规曳缘郾 员郾 圆 条规定袁 分别选取 苑 条近断层脉冲型地震波和 苑 条非脉冲型地震波袁 其基本信息见表 圆遥 员源 条地震波的加速度反应谱和规范反应谱如图 猿 所示袁两类地震波均与规范谱在对应的结构基本周期点上相差不大于 圆园豫袁 满足 叶抗规曳 关于所选地震波与规范谱在统计意义上相符的规定遥图 源 给出其中 圆 条典型的近断层脉冲型地震波郧酝源悦匀陨悦匀陨 赃 栽悦哉园苑远 渊 郧酝源冤 和 阅粤砸云陨耘蕴阅 赃 蕴陨晕悦晕圆猿耘 渊郧酝远冤 的加速度时程及速度时程曲线遥从图 源 可以看出袁 两条地震波的速度时程表现出较大的幅值 渊孕郧灾辕 孕郧粤 跃 园郾 圆冤袁 且出现了明显的两个相反方向的脉冲遥表 圆 员源 条地震波基本信息栽葬遭郾 圆 月葬泽蚤糟 蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 燥枣 员源 责蚤藻糟藻泽 燥枣 泽藻蚤泽皂蚤糟 憎葬增藻类型编号地震名称发震年份震级断层距辕噪皂脉冲周期辕泽郧酝员陨酝孕灾粤蕴蕴郾 匀匀原 耘园源员源园员怨苑怨远郾 缘猿苑郾 园缘源郾 苑怨郧酝圆杂粤晕杂粤蕴灾赃郧陨悦园怨园员怨愿远缘郾 愿远郾 猿园园郾 愿员郧酝猿晕韵砸栽匀砸赃允郧月园圆圆员怨怨源远郾 远怨缘郾 源猿猿郾 缘源脉冲型郧酝源悦匀陨悦匀陨赃栽悦哉园苑远员怨怨怨苑郾 远圆圆郾 苑源源郾 苑猿郧酝缘晕陨陨郧粤栽粤赃晕陨郧匀员员晕杂圆园园源远郾 远猿愿郾 怨猿员郾 愿园郧酝远阅粤砸云陨耘蕴阅赃蕴陨晕悦晕圆猿耘圆园员园苑郾 园苑郾 员员苑郾 猿苑郧酝苑阅粤砸云陨耘蕴阅赃栽孕蕴悦晕圆苑宰圆园员园苑郾 园远郾 员员愿郾 怨猿郧酝愿悦匀粤蕴云粤晕栽郾 粤赃粤 原 蕴粤阅员愿园 员怨愿远远郾 员怨员苑郾 员苑郧酝怨晕韵砸栽匀砸赃蕴韵杂园园园员怨怨源远郾 远怨员圆郾 源源郧酝员园阅哉在悦耘赃阅在悦员愿园员怨怨怨苑郾 员源远郾 缘愿非脉冲型郧酝员员孕粤砸运圆园园源赃灾再悦园怨园圆园园源远郾 园缘郾 圆员郧酝员圆 哉月酝粤砸悦匀耘郾 孕赃粤 原 月耘灾园园园 员怨怨苑远郾 园员愿郾 愿远郧酝员猿悦匀哉耘栽杂哉赃缘 原 郧员晕杂圆园园苑远郾 愿员园郾 怨苑郧酝员源陨宰粤栽耘赃源源月远员晕杂圆园园愿远郾 怨员远郾 远苑图 猿 员源 条地震波反应谱与规范谱对比云蚤早郾 猿 悦燥皂责葬则蚤泽燥灶 燥枣 员源 藻葬则贼澡择怎葬噪藻鄄憎葬增藻 则藻泽责燥灶泽藻泽责藻糟贼则葬 葬灶凿 贼澡藻 凿藻泽蚤早灶 则藻泽责燥灶泽藻 泽责藻糟贼则怎皂苑苑缘地震研究源远 卷图 源 悦匀陨悦匀陨赃栽悦哉园苑远 渊葬冤 和 阅粤砸云陨耘蕴阅赃蕴陨晕悦晕圆猿耘 渊遭冤 地震波加速度和速度时程曲线云蚤早郾 源栽蚤皂藻鄄澡蚤泽贼燥则赠 糟怎则增藻泽 燥枣 葬糟糟藻造藻则葬贼蚤燥灶 葬灶凿 增藻造燥糟蚤贼赠 燥枣 悦匀陨悦匀陨赃栽悦哉园苑远藻葬则贼澡择怎葬噪藻 憎葬增藻 渊葬冤 葬灶凿 阅粤砸云陨耘蕴阅赃蕴陨晕悦晕圆猿耘 藻葬则贼澡择怎葬噪藻 憎葬增藻 渊遭冤圆郾 圆 层间位移角响应分析地震动加速度时程峰值取罕遇地震相关数值乘以调整系数得到 渊周敏袁 圆园员苑冤袁 峪度渊园郾 圆园 早冤设防烈度对应的调整系数为 员郾 缘园袁 结合 叶高规曳中时程分析罕遇地震峰值取值袁 地震动主方向加速度峰值取为 远园园 糟皂辕 泽圆遥 选择结构的 载 方向为主方向尧 再 方向为次方向袁 再选择 再 方向为主方向尧载 方向为次方向袁 在主尧 次两水平方向 渊峰值比员颐园郾 愿缘冤同时输入地震波袁 对高层框剪结构进行强震作用下的弹塑性动力时程分析袁 得到结构在 载和 再 方向的层间位移角响应袁 如图 缘 所示遥为保证结构在地震动作用下满足生命安全的设防标准袁 要求结构满足 叶抗规曳 对钢筋混凝土框剪结构的弹塑性层间位移角限值 渊员辕员园园冤 要求遥 从图 缘 可看出袁 脉冲型地震波引起结构层间位移角的强烈响应袁 部分脉冲型地震波下层间位移角远超出限值袁 且在 载 方向袁 苑 组脉冲型地震波下的层间位移角平均值也超出限值曰 相比脉冲型地震波袁 在非脉冲型地震波下层间位移角基本在限值以下遥 以上实验表明袁 脉冲型地震动作用下结构无法满足生命安全的性能标准袁 需要通过减震设计来提高结构的抗震性能遥 图 缘 脉冲型与非脉冲型地震作用下高层框剪结构 载 方向 渊葬冤尧 再 方向 渊遭冤 层间位移角响应云蚤早郾 缘 杂贼燥则赠 凿则蚤枣贼 则葬贼蚤燥 则藻泽责燥灶泽藻 蚤灶 载 凿蚤则藻糟贼蚤燥灶 渊葬冤 葬灶凿 再 凿蚤则藻糟贼蚤燥灶 渊遭冤 燥枣 贼澡藻 澡蚤早澡鄄则蚤泽藻袁 枣则葬皂藻鄄泽澡藻葬则泽贼则怎糟贼怎则藻 遭赠 贼澡藻 责造怎泽藻鄄造蚤噪藻 葬灶凿 灶燥灶鄄责造怎泽藻鄄造蚤噪藻 早则燥怎灶凿 皂燥贼蚤燥灶泽愿苑缘第 源 期于 建等院 近断层脉冲型地震动作用下 月砸月 框剪结构减震性能设计研究猿 月砸月 减震方案设计相较于普通钢支撑袁 月砸月 利用外约束单元防止核心单元受压时发生屈曲袁 是一种受拉特性同普通钢支撑尧 且受压特性与受拉特性相当的支撑袁 具有良好的滞回消能作用遥 本文采用耗能型月砸月 进行结构的减震设计袁 耗能型 月砸月 在设计中要求多遇地震水准下不发生屈服袁 在中强震及大震水准下产生塑性变形及耗能遥 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 模型中 月砸月 构件由一个 月砸月 复合组件模拟袁一个 月砸月 复合组件由一个 月砸月 组件和一个弹性杆组件串联得到遥针对该类典型框剪结构的特点袁 从 月砸月 布置方式和参数两方面进行减震方案设计遥 月砸月 在结构楼层中的布置方式有两种袁 一种布置于外周袁另一种布置于内框架遥 考虑到 载 方向为弱侧袁 对称布置 源 套 月砸月袁 再 方向则对称布置 圆 套 月砸月袁采用单斜撑的安装形式袁 如图 远 所示遥 两种 月砸月布置方式的三维示意图如图 苑 所示 渊浅蓝色部分为 月砸月 单元冤遥 月砸月 布置于 员 耀 员圆 楼层袁 全结构共布置 苑圆 套 月砸月遥按楼层划分区域袁 设计两种方案院 淤员 耀源 层尧缘 耀愿 层尧 怨 耀 员圆 层共 猿 个区域曰 于员 耀 圆 层尧 猿 耀 源层尧 缘 耀 远 层尧 苑 耀 愿 层尧 怨 耀 员园 层尧 员员 耀 员圆 层共 远个区域袁 在不同区域布置不同初始刚度和屈服承载力的 月砸月遥 各方案的屈服承载力数值取相应月砸月 初始刚度的 员辕员园园园袁 月砸月 极限变形均取屈服变形的 圆园 倍袁 月砸月 核心单元长度全部一致遥基于上述方案袁 再通过改变 月砸月 屈服后刚度比设计其它方案袁 共设计出 远 种减震方案袁 各减 图 远 月砸月 安装示意图云蚤早郾 远 月砸月 蚤灶泽贼葬造造葬贼蚤燥灶震方案的结构模型的编号尧 月砸月 布置方式和具体参数见表 猿遥图 苑 月砸月 布置于外周 渊葬冤 和内框架 渊遭冤 的三维示意图云蚤早郾 苑 猿阅 凿蚤葬早则葬皂泽 燥枣 贼澡藻 葬则则葬灶早藻皂藻灶贼 燥枣 月砸月 燥灶 贼澡藻责藻则蚤责澡藻则赠 渊葬冤 葬灶凿 蚤灶 蚤灶灶藻则 枣则葬皂藻 渊遭冤表 猿 远 种减震方案的结构模型参数栽葬遭郾 猿 月砸月 责葬则葬皂藻贼藻则泽 燥枣 远 凿葬皂责蚤灶早 泽贼则怎糟贼怎则藻 皂燥凿藻造泽减震模型编号月砸月布置方式初始刚度辕 渊 伊员园远噪晕窑皂原员冤员 耀圆层猿 耀源层缘 耀远层苑 耀愿层怨 耀员园层员员 耀员圆层屈服后刚度比允在鄄员外周员郾 远员郾 远员郾 圆员郾 圆园郾 愿园郾 愿园郾 园圆允在鄄圆允在鄄猿外周外周员郾 远员郾 源员郾 圆员郾 园园郾 愿园郾 远园郾 园圆园郾 园员允在鄄源 内框架员郾 远员郾 远员郾 圆员郾 圆园郾 愿园郾 愿园郾 园圆允在鄄缘允在鄄远内框架内框架员郾 远员郾 源员郾 圆员郾 园园郾 愿园郾 远园郾 园圆园郾 园员 表 源 给出原结构与 远 个减震结构模型自振周期的对比遥 从表中可以看出袁 增加 月砸月 之后袁结构的自振周期较原结构有一定减小袁 减小率为员愿豫 耀 猿园豫 袁 表明增加 月砸月 后袁 结构的抗侧刚度有所提高遥表 源 原结构与 远 个减震结构模型自振周期对比栽葬遭郾 源 悦燥皂责葬则蚤泽燥灶 燥枣 责藻则蚤燥凿泽 遭藻贼憎藻藻灶 贼澡藻 燥则蚤早蚤灶葬造 泽贼则怎糟贼怎则藻葬灶凿 泽蚤曾 凿葬皂责蚤灶早 泽贼则怎糟贼怎则藻 皂燥凿藻造泽渊单位院 泽冤自振周期 原结构允在鄄员允在鄄圆允在鄄猿允在鄄源允在鄄缘允在鄄远第一阶员郾 源苑员郾 圆园员郾 圆园员郾 圆园员郾 员怨员郾 员怨员郾 员怨第二阶员郾 猿远员郾 园缘员郾 园远员郾 园远员郾 园员员郾 园员员郾 园员第三阶员郾 员圆园郾 苑愿园郾 苑怨园郾 苑怨园郾 怨愿园郾 怨怨园郾 怨怨怨苑缘地震研究源远 卷源 月砸月 框剪结构的减震性能分析 通过弹塑性动力时程分析袁 基于基底剪力尧层间位移角尧 结构构件损坏及塑性耗能等指标袁对比分析原结构模型与 远 个减震结构模型在脉冲型及非脉冲型地震动作用下的减震性能遥源郾 员 基底剪力原结构与 远 个减震结构模型在 苑 组脉冲型及非脉冲型地震动作用下的基底剪力平均值见表 缘遥 从表中可见袁 相比于原结构袁 在脉冲型及非脉冲型地震动作用下各减震结构在 载 方向的基底剪力平均值有一定程度的降低袁 尤其 允在鄄远 模型在脉 表 缘 原结构与 远 个减震结构模型的基底剪力平均值栽葬遭郾 缘 粤增藻则葬早藻 遭葬泽藻 泽澡藻葬则泽 燥枣 贼澡藻 燥则蚤早蚤灶葬造 泽贼则怎糟贼怎则藻葬灶凿 泽蚤曾 凿葬皂责蚤灶早 泽贼则怎糟贼怎则藻 皂燥凿藻造泽 结构脉冲型地震动作用非脉冲型地震动作用载 方向再 方向载 方向再 方向原结构员源 愿圆园员远 怨猿怨员圆 怨远员员源 愿源愿允在鄄员员猿 怨苑愿员远 愿愿远员员 愿圆园员缘 怨怨园允在鄄圆员猿 愿员园员远 苑怨圆员员 远愿圆员缘 愿圆员允在鄄猿员猿 愿员缘员远 愿愿远员员 远远愿员缘 怨怨园允在鄄源员圆 愿缘园员远 苑苑缘员园 猿缘源员缘 苑远圆允在鄄缘员圆 远源愿员远 员园远员园 员圆怨员缘 圆猿圆允在鄄远员圆 缘愿源员缘 怨圆苑员园 员员猿员缘 园愿源冲型地震动作用下基底剪力平均值降低 员缘郾 员豫袁在非脉冲型地震动作用下降低 圆圆郾 园豫遥源郾 圆 层间位移角响应原结构与 远 个减震结构模型在 苑 组脉冲型和非脉冲型地震动作用下的层间位移角平均值如图 愿 所示遥 从图中可以看出袁 由于提高了原结构的抗侧刚度袁 增设 月砸月 能够有效地降低脉冲型地震动下原结构整体的层间位移角响应袁 使其满足规范限值要求袁 保证结构整体的安全性能遥 从结构的自振周期和振型可知袁 载 方向为结构的弱侧遥 因此袁在相同强度地震动作用下袁 通过减震设计袁 减震结构在 载 方向布置的 月砸月 数量多于 再 方向袁 可使层间位移角的降低幅度明显大于 再 方向袁 尤其表现在地震动作用下遥 综上所述袁 月砸月 布置于内框架的减震结构层间位移角较布置于外周的减震结构小袁 而不同参数方案的减震结构层间位移角响应差异较小遥针对 载 方向袁 表 远 给出 远 个减震结构在脉冲型和非脉冲型地震动作用下不同楼层的层间位移角减震率遥 综合来看袁 在脉冲型地震动作用下袁允在鄄源 结构的层间位移角减震效果最佳袁 最高减震率为 缘圆郾 员豫 袁 在第 源 层曰 在非脉冲地震动作用下袁 允在鄄远 结构的层间位移角减震效果最佳袁 最高减震率为 源苑郾 园豫 袁 在第 圆 层遥表 远 脉冲型和非脉冲型地震动作用下 远 个减震结构的层间位移角减震率栽葬遭郾 远 阅葬皂责蚤灶早 则葬贼蚤燥泽 燥枣 贼澡藻 泽贼燥则赠 凿则蚤枣贼 则葬贼蚤燥 遭赠 贼澡藻 责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 葬灶凿 灶燥灶鄄责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 早则燥怎灶凿 皂燥贼蚤燥灶泽 楼层脉冲型地震动非脉冲型地震动允在鄄员允在鄄圆允在鄄猿允在鄄源允在鄄缘允在鄄远允在鄄员允在鄄圆允在鄄猿允在鄄源允在鄄缘允在鄄远员源怨郾 怨豫缘园郾 员豫源怨郾 猿豫缘园郾 怨豫缘员郾 猿豫缘园郾 猿豫猿苑郾 苑豫源园郾 园豫猿怨郾 远豫源缘郾 源豫源远郾 缘豫源远郾 缘豫圆缘园郾 园豫源怨郾 愿豫源怨郾 员豫缘员郾 圆豫缘员郾 猿豫缘园郾 源豫猿怨郾 圆豫源园郾 愿豫源园郾 远豫源远郾 园豫源苑郾 园豫源苑郾 园豫猿源怨郾 园豫源愿郾 圆豫源苑郾 苑豫缘员郾 怨豫缘员郾 员豫缘园郾 圆豫猿愿郾 远豫猿怨郾 猿豫猿愿郾 怨豫源缘郾 愿豫源远郾 园豫源远郾 园豫源源苑郾 愿豫源苑郾 员豫源远郾 苑豫缘圆郾 员豫缘员郾 猿豫缘园郾 源豫猿远郾 怨豫猿苑郾 远豫猿苑郾 源豫源源郾 怨豫源源郾 怨豫源源郾 怨豫缘源远郾 愿豫源远郾 源豫源远郾 员豫缘员郾 愿豫缘员郾 猿豫缘园郾 缘豫猿源郾 源豫猿缘郾 源豫猿缘郾 圆豫源猿郾 员豫源猿郾 远豫源猿郾 远豫远源远郾 园豫源缘郾 缘豫源缘郾 圆豫缘员郾 愿豫缘员郾 园豫缘园郾 源豫猿员郾 怨豫猿圆郾 苑豫猿圆郾 远豫源员郾 愿豫源圆郾 员豫源圆郾 源豫苑源源郾 远豫源猿郾 怨豫源猿郾 苑豫缘员郾 远豫缘园郾 猿豫源怨郾 怨豫圆怨郾 园豫圆怨郾 圆豫圆怨郾 圆豫源园郾 圆豫猿怨郾 苑豫源园郾 员豫愿源圆郾 园豫源员郾 源豫源员郾 猿豫缘园郾 源豫源怨郾 员豫源愿郾 愿豫圆缘郾 愿豫圆缘郾 愿豫圆缘郾 怨豫猿远郾 怨豫猿苑郾 猿豫猿苑郾 猿豫怨猿愿郾 圆豫猿苑郾 怨豫猿愿郾 园豫源愿郾 源豫源苑郾 缘豫源苑郾 源豫圆圆郾 源豫圆猿郾 苑豫圆源郾 员豫猿猿郾 猿豫猿源郾 猿豫猿源郾 缘豫员园猿源郾 苑豫猿源郾 猿豫猿源郾 缘豫源远郾 苑豫源缘郾 怨豫源远郾 员豫圆园郾 远豫圆员郾 愿豫圆圆郾 员豫猿员郾 员豫猿员郾 愿豫猿员郾 愿豫员员圆怨郾 员豫圆愿郾 员豫圆愿郾 缘豫源猿郾 远豫源圆郾 园豫源圆郾 远豫圆园郾 苑豫圆园郾 苑豫圆员郾 园豫圆怨郾 苑豫圆愿郾 苑豫圆怨郾 员豫员圆圆员郾 远豫圆园郾 源豫圆员郾 园豫猿愿郾 怨豫猿苑郾 猿豫猿愿郾 圆豫员愿郾 源豫员苑郾 员豫员苑郾 远豫圆苑郾 员豫圆缘郾 圆豫圆远郾 员豫员猿苑郾 愿豫苑郾 猿豫愿郾 猿豫猿园郾 猿豫圆怨郾 员豫猿园郾 远豫愿郾 缘豫愿郾 员豫怨郾 园豫员怨郾 愿豫员愿郾 怨豫圆园郾 员豫员源源郾 远豫源郾 源豫圆郾 怨豫圆猿郾 远豫圆猿郾 员豫圆缘郾 圆豫员郾 园豫员郾 缘豫圆郾 苑豫员缘郾 员豫员源郾 缘豫员远郾 圆豫员缘员园郾 缘豫怨郾 苑豫愿郾 员豫圆员郾 苑豫圆员郾 愿豫圆源郾 圆豫源郾 园豫圆郾 愿豫员郾 缘豫员猿郾 园豫员圆郾 苑豫员源郾 远豫园愿缘第 源 期于 建等院 近断层脉冲型地震动作用下 月砸月 框剪结构减震性能设计研究图 愿 脉冲型 渊葬冤 和非脉冲型 渊遭冤 地震动作用下原结构与 远 个减震结构模型层间位移角对比云蚤早郾 愿 悦燥皂责葬则蚤泽燥灶 燥枣 泽贼燥则赠 凿则蚤枣贼 则葬贼蚤燥泽 贼澡藻 燥则蚤早蚤灶葬造 泽贼则怎糟贼怎则藻 葬灶凿 泽蚤曾 凿葬皂责蚤灶早 泽贼则怎糟贼怎则藻 皂燥凿藻造泽遭赠 贼澡藻 责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 渊葬冤 葬灶凿 灶燥灶鄄责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 渊遭冤 早则燥怎灶凿 皂燥贼蚤燥灶泽源郾 猿 结构构件损坏程度源郾 猿郾 员 判别标准以 载 方向为主方向的计算结果为例袁 对比分析原结构与 远 个减震结构在脉冲型及非脉冲型地震动作用下的结构损坏程度遥 参考 叶建筑结构抗倒塌设计规范曳 渊悦耘悦杂 猿怨圆圆园员源冤袁 基于混凝土和钢筋材料的应变来判别混凝土结构构件的损坏程度袁 见表 苑遥 为方便统计结构构件的损坏程度袁 将结构中的框架梁和梁合并统计为梁构件袁 将框架柱和剪力墙合并统计为竖向构件遥源郾 猿郾 圆 梁构件损坏程度分别取脉冲型及非脉冲型地震动作用下结构整体的梁构件损坏程度平均值进行统计遥 原结构及 远 个减震结构的梁损坏程度占比如图 怨葬 所示遥从图中可看出袁 在脉冲型地震动作用下原结构的梁构件大部分出现了严重损坏袁 严重损坏程度占苑员豫袁 而在非脉冲地震动作用下仅占 猿源豫遥 本文通过 月砸月 减震设计有效地减轻了梁构件的损坏袁员愿缘地震研究源远 卷 表 苑 基于应变的结构构件损坏程度判别标准栽葬遭郾 苑 悦则蚤贼藻则蚤燥灶 枣燥则 凿葬皂葬早藻 凿藻早则藻藻 燥枣 泽贼则怎糟贼怎则葬造皂藻皂遭藻则泽 遭葬泽藻凿 燥灶 泽贼则葬蚤灶 损坏程度判别标准混凝土钢筋无损坏着猿臆 着责且 着员约 着赠轻微损坏着猿臆 着责且 着赠约 着员约圆着赠轻度损坏着责约着猿臆员郾 缘着责或 圆着赠约 着员约猿郾 缘着赠中度损坏员郾 缘着责约着猿臆 着糟怎或 猿郾 缘着赠约 着员约员圆着赠严重损坏着猿跃着糟怎或 着员约员圆着赠 注院 着员为主拉应变曰 着猿为主压应变曰 着责和 着糟怎分别为约束混凝土单轴受压峰值应变和极限应变曰 着赠为钢筋的屈服应变 郾尤其是将 月砸月 布置于内框的结构中时尤为明显袁允在鄄源尧 允在鄄缘尧 允在鄄远 结构均使梁构件在脉冲型地震动作用下的严重损坏程度降低至 源缘豫 以下遥统计梁构件的严重损坏程度沿楼层分布的占比袁 如图 怨遭 所示遥 从图中可以发现袁 原结构梁构件的严重损坏程度占比在脉冲型地震动下明显大于非脉冲型地震动下的占比袁 脉冲型地震动下原结构大部分楼层中 渊圆 耀 员员 层冤 梁严重损伤程度占比达到 员园园豫 袁 即楼层中所有梁完全发生严重损坏曰 在非脉冲型地震作用下袁 各减震结构的梁构件严重损坏程度占比无明显的差异袁 且随楼层变化趋势基本一致曰 而在脉冲型地震作用下袁相较于 月砸月 布置于外周的 猿 个减震结构袁 月砸月布置于内框架的 猿 个减震结构的上部楼层 渊怨 耀员源 层冤 梁构件严重损坏程度占比有一定减少遥源郾 猿郾 猿 竖向构件损坏程度分别取脉冲型及非脉冲型地震动作用下结构整体的竖向构件损坏程度平均值进行统计遥 原结构及 远 个减震结构的竖向构件损坏程度占比情况如图 怨糟 所示遥 从整体的竖向构件损坏程度来看袁各结构的竖向构件无损坏程度的占比没有明显的差异遥 在脉冲型地震动作用下袁 减震结构一定程度上降低了竖向构件的中度损坏及严重损坏袁允在鄄源尧 允在鄄缘尧 允在鄄远 结构表现较为明显遥 与梁构件相比袁 竖向构件损坏程度明显较低袁 且损坏主要集中在结构的底层袁 因此结构拥有足够的安全储备袁 体现了 野强竖向构件弱水平构件冶 的延性设计理念遥源郾 源 结构塑性耗能分析针对脉冲型及非脉冲型地震动作用下弹塑性动力时程分析得到的各项能量指标的平均值进行对比分析遥 能量指标包括院 地震总输入能尧 各结构的瑞雷阻尼耗能比例和塑性耗能的比例 渊 包括梁构件尧 竖向构件及 月砸月 的塑性耗能冤袁 见表愿遥 从表中可知袁 在同等加速度峰值的地震动输入下袁 脉冲型地震动输入到结构的总能量明显大于非脉冲型地震动输入的总能量遥 从地震输入能量的角度分析袁 其原因为脉冲型地震动中具有极大的瞬 时 输 入 能袁 占 地 震 总 输 入 能 的 大 部 分渊丁玉春袁 朱晞袁 圆园园苑冤遥 另外袁 由于 月砸月 的布置提高了结构整体抗侧刚度袁 改变了原结构动力特性袁 减震结构能够减少脉冲型地震动总输入能袁 尤其表现在 允在鄄源尧 允在鄄缘尧 允在鄄远 结构遥 从塑性耗能比例结果来看袁 允在鄄源尧 允在鄄缘尧 允在鄄远 结构的塑性耗能较 允在鄄员尧 允在鄄圆尧 允在鄄猿 明显袁 其中 允在鄄远 结构的塑性耗能比例最大袁 达到 圆源郾 园豫 袁 有效地降低了梁构件和竖向构件的塑性耗能 渊 比例为所有结构中最小冤袁 提高了主体结构的安全性遥 表 愿 脉冲型和非脉冲型地震动作用下原结构与 远 种减震结构模型的能量结果对比栽葬遭郾 愿 悦燥皂责葬则蚤泽燥灶 燥枣 贼澡藻 藻灶藻则早赠 凿蚤泽泽蚤责葬贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 燥则蚤早蚤灶葬造泽贼则怎糟贼怎则藻 葬灶凿 泽蚤曾 凿葬皂责蚤灶早 泽贼则怎糟贼怎则藻 皂燥凿藻造泽 遭赠 贼澡藻 责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 葬灶凿 灶燥灶鄄责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 早则燥怎灶凿 皂燥贼蚤燥灶泽类型结构模型地震总输入能辕渊 伊员园源噪晕 窑 皂冤瑞雷阻尼耗能比例渊豫冤塑性耗能比例 渊豫冤梁构件竖向构件月砸月原结构圆郾 源源源远郾 缘源愿郾 园缘郾 缘允在鄄员员郾 愿怨源苑郾 怨猿员郾 愿愿郾 圆员圆郾 员允在鄄圆员郾 愿怨源苑郾 源猿园郾 愿苑郾 愿员猿郾 怨脉冲型允在鄄猿员郾 怨园源苑郾 源猿园郾 缘苑郾 愿员源郾 猿允在鄄源员郾 远源源源郾 猿圆怨郾 猿缘郾 猿圆员郾 圆允在鄄缘员郾 远源源源郾 园圆愿郾 圆源郾 愿圆猿郾 园允在鄄远员郾 远源源猿郾 怨圆苑郾 缘源郾 远圆源郾 园原结构员郾 源远远源郾 远猿员郾 园源郾 源允在鄄员员郾 远圆缘怨郾 源圆员郾 缘缘郾 愿员猿郾 猿允在鄄圆员郾 远源缘愿郾 缘圆园郾 园缘郾 源员远郾 员非脉冲型允在鄄猿员郾 远猿缘愿郾 源员怨郾 愿缘郾 猿员远郾 缘允在鄄源员郾 苑源缘圆郾 源员怨郾 猿猿郾 怨圆源郾 缘允在鄄缘员郾 苑源缘圆郾 圆员愿郾 园猿郾 源圆远郾 源允在鄄远员郾 苑源缘圆郾 园员苑郾 远猿郾 源圆苑郾 园圆愿缘第 源 期于 建等院 近断层脉冲型地震动作用下 月砸月 框剪结构减震性能设计研究图 怨 脉冲型和非脉冲型地震动作用下梁构件损坏程度占比 渊葬冤尧 梁构件严重损坏程度随楼层分布占比 渊遭冤 和竖向构件损坏程度占比 渊糟冤云蚤早郾 怨 栽澡藻 责则燥责燥则贼蚤燥灶 燥枣 遭藻葬皂 凿葬皂葬早藻 渊葬冤袁 遭藻葬皂 糟燥皂责燥灶藻灶贼泽 泽藻增藻则藻造赠 凿葬皂葬早藻凿 憎蚤贼澡 枣造燥燥则 糟澡葬灶早藻泽 渊遭冤葬灶凿 增藻则贼蚤糟葬造 糟燥皂责燥灶藻灶贼 凿葬皂葬早藻 渊糟冤 遭赠 贼澡藻 责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 葬灶凿 灶燥灶鄄责怎造泽藻鄄造蚤噪藻 早则燥怎灶凿 皂燥贼蚤燥灶泽猿愿缘地震研究源远 卷在非脉冲型地震动作用下袁 允在鄄远 结构的塑性耗能比例最大遥 整体而言袁 脉冲型地震动下减震结构中的塑性耗能能力较弱袁 而梁构件和竖向构件承担了较多塑性耗能袁 反映出脉冲型地震动对结构的塑性破坏有更大的影响遥图 员园 为脉冲型及非脉冲型地震动作用下各减震结构中 月砸月 在 猿 类构件塑性耗能中的占比袁 更直观地展示了各减震结构中 月砸月 的塑性耗能能力遥从图中可知袁 脉冲型地震动削弱了 月砸月 的塑性耗能能力遥 允在鄄远 结构在脉冲型及非脉冲型地震动作用下的 月砸月 塑性耗能占比均为最高袁 其中在脉冲型地震动下占比达到 源圆郾 愿豫曰 允在鄄缘 结构中 月砸月 塑性耗能占比大于 允在鄄源 结构袁 表明按更多楼层区域进一步划分 月砸月 的初始刚度和屈服强度参数有利于提高整体 月砸月 的塑性耗能能力遥基于层间位移角响应尧 结构损坏程度和结构耗能分析可知袁 允在鄄远 结构是较优的减震结构袁 在所有减震方案结构中表现出较高的减震性能遥 由此建议院 淤在此类框剪结构中袁 应优先考虑将月砸月 布置于结构的内框架中曰 于对 月砸月 的初始刚度及屈服强度按多楼层区域进行划分袁 以充分发挥 月砸月 的塑性变形能力曰 盂在参数设计中袁 可适当降低 月砸月 的屈服后刚度比袁 从而在一定程度上提高 月砸月 的塑性耗能能力袁 减轻主体结构的塑性损坏遥图 员园 远 种减震结构中 月砸月 塑性耗能占比云蚤早郾 员园 孕则燥责燥则贼蚤燥灶 燥枣 蚤灶藻造葬泽贼蚤糟 藻灶藻则早赠 燥枣 月砸月皂藻皂遭藻则泽 燥枣 泽蚤曾 凿葬皂责蚤灶早 泽贼则怎糟贼怎则藻泽缘 结论本文对典型高层框剪结构进行多个 月砸月 减震方案设计袁 对原结构及 远 个减震结构进行脉冲型及非脉冲型地震动作用下的弹塑性时程分析袁 基于层间位移角尧 结构损坏程度及结构耗能指标袁 对比分析不同 月砸月 框剪结构的减震性能袁 得到以下主要结论院渊员冤 脉冲型地震动作用下增设 月砸月 能提高抗侧刚度袁 有效降低结构整体的层间位移角响应袁 使其满足规范中保证生命安全的限值要求遥 月砸月 布置于内框架的减震结构袁 对于层间位移角有更高的减震率袁 尤其是在脉冲型地震动作用下袁 减震率达到缘圆郾 员豫遥渊圆冤 相比非脉冲型地震动袁 脉冲型地震动加剧了结构构件的损坏程度遥 脉冲型地震动作用下袁月砸月 布置于内框架的减震结构较明显地减小了梁构件严重损坏程度占比袁 使结构整体梁构件严重损坏程度占比从 苑员豫 降低至 源缘豫 以下曰 从楼层分布来看袁 有效地减轻了结构上部楼层梁构件的严重损坏袁 较明显地减轻了竖向构件的中度损坏及严重损坏遥渊猿冤 相对非脉冲型地震动袁 脉冲型地震动削弱了减震结构中 月砸月 的塑性耗能能力遥 在所有减震方案结构中袁 月砸月 布置于内框架袁 且其初始刚度参数按更多楼层区域划分尧 屈服后刚度比取较小的减震方案的结构袁 月砸月 发挥出较优的塑性耗能能力袁 有效降低了梁构件和竖向构件的塑性耗能遥 该减震方案结构在脉冲型地震动作用下具有较高的减震性能遥参考文献院包嗣海袁汪大洋袁汪天雷袁等 郾 圆园员怨郾 极罕遇地震下框剪结构的混合减震控制咱允暂援 广西大学学报渊自然科学版冤袁源源渊猿冤院苑远缘 原苑苑缘郾陈超袁陈鑫袁俞伟根袁等 郾 圆园圆员郾 近断层速度脉冲型地震动对多层校舍减震加固性能影响研究咱允暂援 工程抗震与加固改造袁源猿渊猿冤院怨缘原员园猿郾程浩袁赵杨 郾 圆园圆员郾 近断层脉冲型地震作用下 月砸月 减震高层建筑结构抗震性能分析咱允暂援 建筑结构袁缘员渊杂员冤院愿远愿 原愿苑源郾崔济东 郾 圆园员苑郾 孕耘砸云韵砸酝 原猿阅 原理与实例咱酝暂援 北京院中国建筑工业出版社 郾丁玉春袁朱晞郾 圆园园苑郾 地震动中输入能量的探讨咱允暂援 北京交通大学学报袁猿员渊源冤院源怨 原缘员郾贾路袁阮鑫鑫袁刘章军 郾 圆园员怨郾 近断层脉冲型地震动的降维模拟咱允暂援地震研究袁源圆渊源冤院缘员远 原缘圆圆郾谢俊举袁温增平袁李小军袁等 郾 圆园员圆郾 基于小波方法分析汶川地震近断层地震动的速度脉冲特性咱允暂援 地球物理