抗震加固中粘滯阻尼器空間布置的簡要分析

蘇鴻梁 趙 杰

（天津振津工程集團有限公司1，天津300222；天津市頤和城市建筑設計有限公司2，天津300381）

地震災害每年給人類帶來巨大損失，造成大量房屋倒塌。新版抗震規范出來后，我國出現大量并不滿足要求的建筑，對既有結構進行加固來提高結構的抗震能力是工程抗震研究的一個重要方向。采用粘滯阻尼器進行抗震加固具有對原結構破壞小，干作業，施工周期短等優點，從而得到了廣泛的認可。文章通過對一工程實例進行分析，希望能為今后抗震加固工程中粘滯阻尼器的選擇提供一些參考意見。

1 工程概況

該加固工程為一七層鋼筋混凝土框架結構，縱向長34.9m，橫向寬14.4m，總高度為24.6m。結構的抗震設防烈度：8度，設計的基本地震加速度：0.20g，設計場地土為Ⅱ類，所處場地的特征周期為0.4s。通過對結構進行建立PKPM模型和SAP2000模型進行對比分析,本工程的基本平面布置信息如圖1所示。

圖1 結構平面布置圖

地震波作用下待加固結構的基底剪力與反應譜法計算的結構底部剪力對比信息如表1所示：

表1 彈性時程下底部剪力的對比

2 阻尼器的具體布置

本工程在待加固結構的X向和Y向均設置了粘滯阻尼器，本著均勻對稱和設置于變形較大處的原則，通過設計分析優化，以求顯著降低結構的地震反應。具體各層采用阻尼器的數量，型號和相關參數，如表2（粘滯阻尼器的參數取值）和表3（減震裝置在各結構樓層布置）所示。

表2 阻尼器類型

表3 粘滯阻尼器在各樓層的布置

表4 地震波作用下各樓層的減震效果

3 設置粘滯阻尼器在彈性時程分析下的減震效果

通過對該結構設置粘滯阻尼器進行抗震加固，討論結構在小震作用下結構的減震比率。減震效果如表4所示。

上述的結果是通過選擇三條地震波（兩條天然波和一條人工波）計算得到的，由以上分析可得：粘滯阻尼器的設置對結構的減震取得了良好的效果。以層剪力和層間位移角為對比指標，得出設置粘滯阻尼器的結構減震效果明顯，結構處于彈性狀態時，粘滯阻尼器有效的發揮滯回耗能的作用，減輕了主體結構承擔的地震力。

4 粘滯阻尼器減震效果評價

根據抗震設計規范等效阻尼比的計算公式：

式中：T為結構的第一周期；mi為第個自由度的質量；Cj為第個消能器的等效阻尼系數；θj為第個消能器的裝設水平角；Φrj為第一階模態第個消能器的兩端相對水平位移；Φi為第一階模態第個自由度的位移。

減震結果分析：

（1）通過對加粘滯流體阻尼器前后耗能比較，可以發現加粘滯阻尼器后結構的耗能能力提高很大，結構的耗能曲線較飽滿。

（2）各材料的應力應變曲線值得注意，保證了輸入的應力應變曲線和材料的受力變形曲線在統計意義上的相符。

（3）由分析結果可見，利用粘滯阻尼器耗能，大大的減少了作用于主體結構的輸入地震能量，有效地保護了框架結構的梁、柱等主要受力構件，改善了結構的抗震性能，取得了較好的減震效果。

（4）在ELcentro波作用下，結構附加粘滯流體阻尼器的層間位移僅為原結構的0.3倍左右。這說明粘滯阻尼器在罕遇地震下能很好的減小結構的地震響應。

（5）由耗能能量圖來看，粘滯阻尼器耗散了大量的地震能量，發揮出了很好的減震效果。

（6）在ELcentro波作用下，設置于結構中的粘滯流體阻尼器耗能相對比較飽滿。

（7）罕遇地震作用下，設置粘滯阻尼器的減震結構的層間位移均滿足抗震設計規范的相關規定，層間位移角均小于1/70。

（8）大震下粘滯阻尼器的最大出力為452kN，所選取的600kN的粘滯阻尼器滿足設計要求。

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