基于性能的粘滞阻尼器减震结构设计与抗倒塌易损性分析

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“小震不坏,中震可修,大震不倒”抗震设防准则基本上可以保证生命安全,但其财产损失往往超过了社会和业主所能承受的范围,基于此,基于性能抗震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)即震前预知结构可能的损失,并按照业主的意图设定抗震性能目标,然后通过结构设计来实现其目标已成为21世纪抗震设计研究的主流方向。粘滞阻尼器减震控制是在结构的特定部位安装粘滞阻尼器装置,在外部激励作用下,粘滞阻尼器装置起到耗散能量、减小主体结构振动以确保结构本身及结构中的人、仪器、设备、装修等处于安全和正常使用环境的作用。粘滞阻尼器减震控制作为一种日益成熟的工程减震技术为基于性能的抗震设计提出了一条新的途径。本文在分析和研究粘滞阻尼器的构造、常用的力学模型、其耗能能力与各参数之间的关系及基于性能的结构抗震理论的基础上,将基于性能的抗震设计方法引入到减震结构的设计和性能评估中。以非线性黏滞阻尼器减震结构为例,结合我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)及日本隔震结构协会《被动减震结构设计施工手册》,提出了非线性黏滞阻尼器减震结构的设计方法,通过实际结构的等效单自由度体系的减震性能曲线,确定黏滞阻尼器的损失刚度比和等效支承构件刚度比并应用于主结构,确定主结构各楼层黏滞阻尼器参数。其次,利用这一方法对一单自由度结构和一6层钢筋混凝土框架结构进行了减震设计,并采用SAP2000对该结构装设阻尼器前后的抗震性能进行了对比验算。最后,选择20条地震动记录,对该结构的一榀横向中框架进行了增量动力分析,并采用抗倒塌能力储备系数评价结构的抗倒塌能力。结果表明:装设非线性黏滞阻尼器后结构的抗震性能有较大的改善,能够较好地达到性能目标的要求;结构的抗倒塌能力也有明显的提高。但不同地震动输入下结构的增量动力分析结果差别较大,因此减震结构的设计方法、地震动记录的合理选择及大震下动力分析结果的可靠性仍然是今后需进一步研究的主要问题。
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