粘彈性阻尼器控制的筒倉(cāng)倉(cāng)上建筑減震分析

郭 金 偉

(煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南 鄭州 450007)

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粘彈性阻尼器控制的筒倉(cāng)倉(cāng)上建筑減震分析

郭 金 偉

(煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南 鄭州 450007)

根據(jù)粘彈性阻尼器的減震耗能原理，通過(guò)有限元分析軟件，對(duì)鋼筋混凝土筒倉(cāng)倉(cāng)上建筑進(jìn)行了常規(guī)和增設(shè)粘彈性阻尼器的分析計(jì)算，經(jīng)對(duì)比分析表明，倉(cāng)上建筑增設(shè)粘彈性阻尼器后，不僅顯著降低了倉(cāng)上建筑的鞭梢效應(yīng)，而且改善了筒倉(cāng)的整體抗震性能。

筒倉(cāng)倉(cāng)上建筑，粘彈性阻尼器，有限元，減震效果

0 引言

工業(yè)筒倉(cāng)用以貯存焦炭、水泥、食鹽、食糖等散裝物料。而在礦井及選煤廠中由于圓形筒倉(cāng)容量大、流煤通暢、輸出能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)受力性能好、防止煤塵飛散等優(yōu)點(diǎn)，成為常見(jiàn)的一種構(gòu)筑物。然而由于倉(cāng)上建筑一般為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量、剛度與支承筒壁相差很大，地震時(shí)的鞭梢效應(yīng)顯著，對(duì)結(jié)構(gòu)不利。常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)《鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》都有對(duì)倉(cāng)上建筑地震作用增大系數(shù)的規(guī)定，所以在地震作用下倉(cāng)上建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸及配筋率會(huì)很大。因此，如何保證倉(cāng)上建筑在地震作用下的安全性、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于筒倉(cāng)設(shè)計(jì)研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

本文通過(guò)有限元軟件對(duì)一筒倉(cāng)及倉(cāng)上建筑進(jìn)行常規(guī)和增設(shè)粘彈性阻尼器的時(shí)程分析,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較，以驗(yàn)證粘彈性阻尼器技術(shù)應(yīng)用于筒倉(cāng)倉(cāng)上建筑的可行性。

1 工程概況與模型分析

1.1 工程概況

本工程為20 m直徑圓形筒倉(cāng)，支承結(jié)構(gòu)高12 m，倉(cāng)壁高32 m，倉(cāng)上建筑為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)層高6 m。倉(cāng)上建筑平面簡(jiǎn)化見(jiàn)圖1。

工程抗震烈度為8度(0.20g)，屬丙類(lèi)建筑，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0。

1.2 有限元模型與分析

由于本文主要研究粘彈性阻尼器對(duì)筒倉(cāng)倉(cāng)上建筑的減震性能，因此，本文僅輸入EI Centro NS 1940地震波(X向)，將波的最大幅值調(diào)至相當(dāng)于8度基本烈度下的加速度峰值。結(jié)構(gòu)模型建立如下:

1)建立筒倉(cāng)倉(cāng)上建筑無(wú)阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型并求得周期、位移反應(yīng)、加速度反應(yīng)。

2)建立筒倉(cāng)倉(cāng)上建筑增設(shè)粘彈性阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型并求得周期、位移反應(yīng)、加速度反應(yīng)。

粘彈性阻尼器的方案布置：由于本工程為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，僅在倉(cāng)上建筑X向相鄰兩柱對(duì)角布置。

2 結(jié)果分析

2.1 周期

表1 周期對(duì)照表 s

表1給出了常規(guī)和增設(shè)粘彈性阻尼器方案下結(jié)構(gòu)周期對(duì)比(前5階振型)，從表1中可以看出，倉(cāng)上建筑采用粘彈性阻尼器后的自振周期沒(méi)有顯著變化，說(shuō)明阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度影響不大，主要靠增加阻尼起到減震耗能作用。

2.2 位移反應(yīng)

表2 筒倉(cāng)頂部及倉(cāng)上建筑位移反應(yīng)對(duì)照表 mm

由表2可知，增設(shè)粘彈性阻尼器后的結(jié)構(gòu)筒倉(cāng)頂部最大位移有部分減少，而倉(cāng)上建筑層間位移減少比較顯著。

2.3 加速度反應(yīng)

表3 筒倉(cāng)頂部及倉(cāng)上建筑加速度反應(yīng)對(duì)照表 m/s2

由表3可以看出倉(cāng)上建筑采用粘彈性阻尼器后筒倉(cāng)頂部的加速度峰值有部分減小；倉(cāng)上建筑頂層加速度峰值減少較多，減震效果比較顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

1)倉(cāng)上建筑增設(shè)粘彈性阻尼器后，結(jié)構(gòu)周期變化不大，即阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)剛度影響不大。

2)倉(cāng)上建筑增設(shè)粘彈性阻尼器后，筒倉(cāng)頂部的最大位移及加速度峰值部分的減少，倉(cāng)上建筑的層間位移及加速度峰值減少顯著。

3)倉(cāng)上建筑增設(shè)粘彈性阻尼器后，不僅使倉(cāng)上建筑的鞭梢效應(yīng)顯著降低，并且使筒倉(cāng)的整體抗震性能也得到部分改善。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50077—2003，鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 劉 劍,何益斌.粘彈性阻尼器的工程應(yīng)用、工作原理及計(jì)算模型分析[J].中外建筑,2005(3):102-104.

[4] 吳曙光,常業(yè)軍.粘彈性消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)研究[J].工程抗震與加固改造,2005,27(4):37-39.

[5] TSOWK,SMITHR SH.Re-evaluation of seismic torsion-al provisions[J].Earthquake Engineering and Structural Dynamics,1999(28):899-917.

[6] 凌和海,薛素鐸,莊 鵬.減震結(jié)構(gòu)中的粘彈性阻尼器參數(shù)優(yōu)化[J].世界地震工程,2005,21(3):126-130.

[7] 楊樹(shù)標(biāo)，郭金偉，李榮華.粘彈性阻尼器控制的不規(guī)則結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)分析[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008,25(4):7-9.

The seismic analysis of building above top of silos controlled by viscoelastic damper

Guo Jinwei

(Zhengzhou Design and Research Institute of Coal Industry Co., Ltd, Zhengzhou 450007, China)

In this paper, based on the principle of energy dissipation and energy dissipation of viscoelastic dampers, with finite element software for the conventional and adding viscoelastic dampers of building above top of reinforced concrete silos to finite element analysis and calculation. the results of the comparative analysis, the building above top of silo after using viscoelastic damper, not only has a significant damping effect on buildings above top of silos, but also the overall seismic performance of the silo structure is improved.

building above top of silo， viscoelastic damper, finite element, seismic effect

1009-6825(2017)12-0039-02

2017-02-15

郭金偉(1982- )，男，碩士，工程師

TU352

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