耗能减震技术的研究、应用与发展

发表于2006-05-06     1845人浏览     2人跟帖     总热度:10  

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表2 粘弹性阻尼器在抗风抗震工程的应用概况
建筑名称 地点 高度 用途 安放位置
世界贸易中心大厦 纽约 110层 减小风振 桁架下弦杆
哥伦比亚中心大厦 西雅图 77层 减小风振 主斜撑杆节点上
电视发射塔 美国 100米 减小风振 斜拉索上
原子能反应性建筑 法国 减小风振或地震
旱桥斜拉索桥 上海 减小风振 斜拉索上
湖南长沙大桥 长沙 减小风振 斜拉索上
重庆长江大桥 重庆 减小风振 斜拉索上
匹兹堡钢铁大厦 美国 64层 减小风振
一框架结构 日本 11层 减小地震
一框架结构 美国 减小地震 中跨支撑上
一钢框架 美国 13层 减小风振或地震
陈台火车站 台湾 减小风振 屋顶上
拟建的首都规划大厦 北京 50层 减小风振 柱间人字型支撑上
拟建的宿迁市交通大厦 江苏 13层 减小地震 柱间斜撑上
粘弹性阻尼结构的风洞试验、地震模拟振动台试验及大量的结构分析表明,在结构中安装粘弹性阻尼器可减小风振反应和地震反应40%~80%,可确保主体结构在强风和强震中的安全性,并使结构在强风作用下,结构的舒适度控制在规定的范围内。西雅图哥伦比亚中心大厦起初是因为在风振的影响下,顶部几层有明显的不舒适感,安上粘弹性阻尼器后,不再有不舒适感,效果良好。若采用加大刚度的方法来获得同样的效果,需要把现有的柱尺寸扩大一倍,粗算价值约800万美元,显然采用增加刚度的办法是难以接受的,而采用粘弹性阻尼器所用的试验及安装费用仅70万美元。由此可见,采用粘弹性阻尼器减小建筑的风振或地震效应在经济上是相当可观的。
从大量的试验研究和工程应用可得出以下结论:
(1)粘弹性阻尼器能有效地减小建筑物的风振及地震反应;
(2)使用粘弹性阻尼器减小风振及地震反应在经济上节约了一定的资金,降低了建筑造价;
(3)粘弹性阻尼器性能可靠,无严重老化现象;
(4)粘弹性阻尼器构造简单、制作方便、造价低廉;
(5)粘弹性阻尼器具有较宽的适用性,它既可用于结构的抗风减振工程中又可用于结构的抗震减震工程中,既可用于建筑结构中又可用于塔桅结构和桥梁结构中,既可用于新建工程又可用于抗震加固及震后修复工程中;
粘弹性阻尼结构具有较好的综合效益和社会意义,可避免地震和强风作用所造成的次生灾害和经济损耗,确保人民生命财产安全。
由于粘弹性阻尼器的诸多优点,所以它具有广阔的应用和发展前景。
7. 复合型阻尼器
复合型阻尼器是由两种或两种以上的耗能元件组合而成的新型耗能减震装置。目前已研制开发的复合型阻尼器有:铅粘弹性阻尼器、铅橡胶阻尼器、流体粘弹性阻尼器、软钢摩擦耗能器等。
四、耗能减震设计标准的发展
近年来,随着各国在耗能减震体系方面研究的深入,许多国家相继制订出台了相应的耗能减震结构设计、施工规范和规程。
美国耗能研究组织(EDWG)早在1992年就制订了一系列试行条款,对金属耗能器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器的设计方法作了规定,提出在设计地震荷载作用下,耗能器允许进入弹塑性状态,而主体结构仍保持为弹性的设计原理。1993年,美国加州结构工程师协会(SEANOC)又颁布了有关耗能减震技术的暂行规定,其中明确指出耗能减震体系设计不能采用等效侧力法,而应使用动力时程分析法等。在1995年,美国抗震安全委员会(BSSC)也制订了类似内容,对该项技术的推广创造了条件。俄罗斯也制订和颁布了耗能减震结构体系的设计和施工规程,这些条款中包含有两部分的内容,一方面规定了结构在地震荷载作用下的计算方法,如反应谱法、时程分析法等,另一方面也列举了相关结构的设计和施工方法。日本、新西兰等国家也制订和颁布了相应的规范和规程。
我国正在修订的《建筑结构抗震设计规范》也已增加了隔震和耗能减震方面的相关内容,以加速和规范该项技术的实施。
五、耗能减震技术的发展展望
耗能减震技术为建筑的抗震设计和抗震加固提供了一条崭新的途径,它克服了传统结构“硬碰硬”式的抗震设计方法,具有概念简单、减震机理明确、减震效果显著,安全可靠等特点。然而同时应注意到,虽然耗能减震技术的研究和应用已取得了很大进展,但仍处于研究和试点阶段,在成为常规应用技术之前,尚须解决以下问题:
(1)综合考虑各种因素的影响(温度、湿度、开裂等),对已有耗能减震装置的可靠性、耐久性进行深入研究;
(2)开发高效而又简便的新型耗能减震装置,为大范围推广该项技术奠定基础;
(3)进行各种耗能装置的比较、优化分析,给出具体的计算模型,尽快使其标准化、系列化,便于设计中推广使用;
(4)加强对耗能减震器的设置问题及减震效果的定量分析;
(5)耗能减震器的安装、维修和使用情况的研究;
(6)加快耗能减震装置的生产基地和试点工程的建设,完善耗能减震体系的设计、施工方法与标准,编制相应的计算分析软件;
(7)加强对耗能减震技术在建筑物加固及已有建筑物改造的研究和应用。
由于耗能减震体系比传统抗震体系的抗震效果好,并具有安全适用、经济方便等优点,故必将成为一种崭新的结构体系。可以预言,耗能减震技术将成为21世纪建筑减震防灾的重要手段和方法,为减轻地震对人类造

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 发表于2012-12-17   |  只看该作者      

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louxianfeng

北京  | 建筑施工

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