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(shè)計，抗震設(shè)防烈度8度，設(shè)計基本地震加速度峰值為0.20g，設(shè)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(jié)構(gòu)形式，屬于重點設(shè)防類，乙類建筑。
2.1
設(shè)計主要依據(jù)和資料
本工程減震設(shè)計所依據(jù)的主要規(guī)范、圖集如下：
（1）《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223－2008）；
（2）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009－2012）；
（3）《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068－2018）；
（4）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011－2010）（2016版）；
（5）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010－2010）（2015版）；
（6）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)通用規(guī)范》（GB55006－2021）;
（11）《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》（JGJ297-2013）;
（12）《建筑消能阻尼器》（JGT209-2012）;
（13）《建設(shè)工程抗震管理條例》。
2.2
結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計軟件的選用
本工程采用PKPM結(jié)構(gòu)2021版V1進(jìn)行減震結(jié)構(gòu)的建模與分析設(shè)計。該結(jié)構(gòu)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(shù)規(guī)程》3.3節(jié)和4.1節(jié)，可僅采用復(fù)振型分解反應(yīng)譜法結(jié)合迭代計算的方法進(jìn)行減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，無需與時程分析進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計。在PKPM軟件中定義、布置消能器，設(shè)置性能目標(biāo)、定義相關(guān)構(gòu)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(jié)構(gòu)的多模型的性能包絡(luò)設(shè)計。一級建造師考試培訓(xùn)www.itk3.com
三
減震設(shè)計
3.1
減震設(shè)計目標(biāo)
本工程通過在房屋結(jié)構(gòu)中設(shè)置速度相關(guān)型消能器，通過速度相關(guān)型消能器的相對速度提供附加阻尼，以消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量，達(dá)到預(yù)期的防震減震要求。速度相關(guān)型消能器可以不顯著改變結(jié)構(gòu)的自振周期，而顯著增加結(jié)構(gòu)的阻尼，從而顯著降低結(jié)構(gòu)在地震作用下的外力和位移反應(yīng)。
3.2
性能目標(biāo)的選取
3.2.1
根據(jù)《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》中6.5.1要求：消能減震結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合建筑實際需求選擇性能水準(zhǔn)和性能目標(biāo)；
3.2.2
《建設(shè)工程抗震管理條例》明確高烈度設(shè)防區(qū)、地震重點監(jiān)視防御區(qū)的新建醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園等八類建筑采用減隔震技術(shù)，并且保證在設(shè)防地震時滿足正常使用要求；
3.2.3
結(jié)合甲方、審圖單位的意見，本項目位于8度區(qū)，暫定主體結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)為性能2。
3.3
減震設(shè)計參數(shù)
3.3.1 構(gòu)件性能設(shè)計
|
構(gòu)件類型
|
構(gòu)件
|
承載力驗算內(nèi)容
|
|
中震
|
大震
|
|
關(guān)鍵構(gòu)件
|
消能子結(jié)構(gòu)
|
抗剪、抗彎彈性
|
極限承載力
|
|
普通豎向構(gòu)件
|
普通框架柱
|
抗剪彈性、抗彎不屈服
|
承載力驗算內(nèi)容
|
|
普通水平構(gòu)件
|
普通框架梁
|
抗剪、抗彎不屈服
|
承載力驗算內(nèi)容
|
|
變形驗算（位移角）
|
1/300
|
1/50
|
表3.3.1 構(gòu)件設(shè)計屬性及驗算內(nèi)容
3.3.2 構(gòu)件性能設(shè)計軟件參數(shù)設(shè)置
如圖3.3.2進(jìn)行總信息參數(shù)設(shè)置，另外可以通過設(shè)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(shè)計參數(shù)設(shè)置
3.3.3 構(gòu)件性能目標(biāo)指定及包絡(luò)設(shè)計
在主模型下指定消能子結(jié)構(gòu)的框架柱、框架梁按照關(guān)鍵構(gòu)件的要求設(shè)置性能目標(biāo)（普通豎向構(gòu)件、普通水平構(gòu)件類似操作）。
圖3.3.3-1 指定構(gòu)件性能目標(biāo)
即可實現(xiàn)有、無阻尼器模型和性能設(shè)計模型的包絡(luò)工作，方便快捷；同時支持子模型的參數(shù)單獨修改、設(shè)置，滿足特殊設(shè)計的功能需求。
實現(xiàn)多模型包絡(luò)設(shè)計
3.4
消能器的選取
3.4.1 阻尼器性能參數(shù)
|
類別
|
符號
|
單位
|
消能器
|
|
使用數(shù)量
|
N
|
套
|
34
|
|
阻尼系數(shù)
|
符號
|
KN(s/mm)^α
|
70
|
|
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(guān)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(shè)置在樓梯間、機(jī)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(jié)構(gòu)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(fēng)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(shè)計學(xué)徒自學(xué)網(wǎng)www.sx1c.com
阻尼器布置示意圖
四
結(jié)構(gòu)分析與計算
4.1
結(jié)構(gòu)動力特性分析
|
振型
|
無阻尼器（s）
|
有阻尼器（s）
|
|
1
|
0.792
|
0.793
|
|
2
|
0.74
|
0.742
|
|
3
|
0.721
|
0.723
|
表4.1 有無阻尼器結(jié)構(gòu)的周期
由上表可知，采用速度相關(guān)型阻尼器減震技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的周期基本保持不變，整體結(jié)構(gòu)剛度未發(fā)生明顯變化。
4.2
附加阻尼比
|
子模型
|
附加阻尼比(%)
|
|
X向
|
Y向
|
取值
|
|
小震有阻尼器
|
4.62
|
8.29
|
4.62
|
|
中震有阻尼器
|
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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)層間位移角結(jié)果
由上表可知，減震結(jié)構(gòu)在各級地震作用下的層間位移角滿足《建筑消能減震技術(shù)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(jìn)行補(bǔ)充驗算，查看阻尼器滯回曲線，能量圖結(jié)果查看，可以清晰的查看各時期結(jié)構(gòu)及阻尼器耗能情況阻尼器滯回曲 能量圖
六
結(jié)論
使用PKPM減震軟件分析了減震結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下、設(shè)防地震作用下和罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，通過計算結(jié)果得出以下結(jié)論：
1）非減震結(jié)構(gòu)的自振周期為0.792，減震結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的層間位移滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的阻尼比有效減小了地震作用對結(jié)構(gòu)的影響。
說明：本實例主要介紹了減震結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)參數(shù)設(shè)置與驗算要點，關(guān)于減震結(jié)構(gòu)的施工與維護(hù)，阻尼器的技術(shù)性能要求、檢驗、驗收等內(nèi)容，應(yīng)按相應(yīng)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行實施。
型參考
