附加粘滞阻尼器结构新设计方法研究.pdfVIP

第十届全闲现代结构1=程学术研讨会 附加粘滞阻尼器结构新设计方法研究 李稼轩 (华南理工大学土木与交通学院广州510540) 提要：Jenn．Shin Hwang等人基于高层结构考虑其弯曲变形效应对粘滞阻尼器提出了新设计方法，并对比与现行的FEMA 规范设计方法的差异，说明了FEMA设计方法会高估阻尼器对结构的附加阻尼比，新设计方法更符合实际并偏于 安全。本文对该新设计方法的适用范围进行了研究，研究分析了在不同结构高度下和不同阻尼器连接形式下，新设 计方法与FEMA规范设计方法之间的精度差别，并提出了满足工程精度要求的设计建议。 关键字：粘滞阻尼器：FEMA规范；附加阻尼比：时程分析 一、引言 粘滞阻尼器器作为一种被动控制装置，能够向结构提供较大的附加阻尼，在地震作用下能够有效的耗 散能量，从而减小结构本身损伤，而且当结构变形最大时，提供的控制力为零，从而使结构受力较为合理， 因此在现阶段国内外工程界得到广泛的应用。 目前国际上采用的用于粘滞阻尼器设计的方法大部分是参照FEMA规范制订的，我国的抗震设计规范 构的振型和自振周期可以计算得到阻尼器的阻尼系数，从而进行阻尼器的优化布置和参数设计，这种方法 在工程应用上是具有实际意义。 基于低矮框架结构，地震作用下主要以剪切效应为主，而对于高层结构，尤其是上部结构的弯曲效应 与剪切效应同样重要，因此设置在此部位楼层的阻尼器两端的相对竖向变形和水平变形相差不大。对FEMA 中的设计方法，仅采用阻尼器两端的相对水平变形来确定阻尼器的轴向变形，并没有考虑到阻尼器两端的 相对竖向变形，故而设计中会高估阻尼器两端的轴向变形和附加阻尼比。Jenn．Shin Hwan9141等人针对这点 提出了粘滞阻尼器的新的设计方法，考虑了在框架平面内的阻尼器两端的竖向和水平变形，对比了现行 FEMA中设计方法进行了修正，并分析了粘滞阻尼器各种不同连接方式下的工作性能，但没有给出新设计 方法具体的适用范围和精度差别。本文基于新旧两种粘滞阻尼器设计方法，研究了不同框架结构高度和阻 尼器连接形式下，两种方法的计算精度误差，从而提出满足工程精度要求的设计建议。 二、FEMA中耗能装置设计方法 (一)线性粘滞阻尼器 and FEMA中线性粘滞阻尼器设计，由Constantinou Symans‘51提出了修改后的公式。 cos2 瓦∑CJ 0，(呜一力一。)2 ‰= 4万∑mJ群 Tk是结构的第k阶振型周期，q是阻尼器．『的阻尼系数，my是第_『层结构的质量，口，是阻尼器_『与所 工业建筑2010增刊 781 第十届全国现代结构工程学术研讨会 在楼层平面的倾角，谚、吃一1分别是第．『j即j-1层在第k阶振型的位移。 当均匀的加设阻尼器在结构各个楼层上，高阶振型的反应会被抑制，故而FEMA中，附加线性阻尼器 的结构阻尼比可以用第一振型估算得到。其提供的简化计算阻尼比的公式为： 丁∑C／COS20J‘_一 J·口J办2 ‰2‘丽 Q’ 式中，办是阻尼器j在第一振型下两端的水平位移，丁是结构的基本自振周期，可知设计所需阻尼器 的阻尼系数能够计算出来。 (二)非线性粘滞阻尼器 Seleemahand 耗能与线性阻尼器耗能等效的原则，按照线性粘滞阻尼器的推导流程得出建议的非线性粘滞阻尼器公式(3) 如下： T2-a∑，7，