抗震加固中粘滞阻尼器空间布置的简要分析

苏鸿梁 赵 杰

（天津振津工程集团有限公司1，天津300222；天津市颐和城市建筑设计有限公司2，天津300381）

地震灾害每年给人类带来巨大损失，造成大量房屋倒塌。新版抗震规范出来后，我国出现大量并不满足要求的建筑，对既有结构进行加固来提高结构的抗震能力是工程抗震研究的一个重要方向。采用粘滞阻尼器进行抗震加固具有对原结构破坏小，干作业，施工周期短等优点，从而得到了广泛的认可。文章通过对一工程实例进行分析，希望能为今后抗震加固工程中粘滞阻尼器的选择提供一些参考意见。

1 工程概况

该加固工程为一七层钢筋混凝土框架结构，纵向长34.9m，横向宽14.4m，总高度为24.6m。结构的抗震设防烈度：8度，设计的基本地震加速度：0.20g，设计场地土为Ⅱ类，所处场地的特征周期为0.4s。通过对结构进行建立PKPM模型和SAP2000模型进行对比分析,本工程的基本平面布置信息如图1所示。

图1 结构平面布置图

地震波作用下待加固结构的基底剪力与反应谱法计算的结构底部剪力对比信息如表1所示：

表1 弹性时程下底部剪力的对比

2 阻尼器的具体布置

本工程在待加固结构的X向和Y向均设置了粘滞阻尼器，本着均匀对称和设置于变形较大处的原则，通过设计分析优化，以求显著降低结构的地震反应。具体各层采用阻尼器的数量，型号和相关参数，如表2（粘滞阻尼器的参数取值）和表3（减震装置在各结构楼层布置）所示。

表2 阻尼器类型

表3 粘滞阻尼器在各楼层的布置

表4 地震波作用下各楼层的减震效果

3 设置粘滞阻尼器在弹性时程分析下的减震效果

通过对该结构设置粘滞阻尼器进行抗震加固，讨论结构在小震作用下结构的减震比率。减震效果如表4所示。

上述的结果是通过选择三条地震波（两条天然波和一条人工波）计算得到的，由以上分析可得：粘滞阻尼器的设置对结构的减震取得了良好的效果。以层剪力和层间位移角为对比指标，得出设置粘滞阻尼器的结构减震效果明显，结构处于弹性状态时，粘滞阻尼器有效的发挥滞回耗能的作用，减轻了主体结构承担的地震力。

4 粘滞阻尼器减震效果评价

根据抗震设计规范等效阻尼比的计算公式：

式中：T为结构的第一周期；mi为第个自由度的质量；Cj为第个消能器的等效阻尼系数；θj为第个消能器的装设水平角；Φrj为第一阶模态第个消能器的两端相对水平位移；Φi为第一阶模态第个自由度的位移。

减震结果分析：

（1）通过对加粘滞流体阻尼器前后耗能比较，可以发现加粘滞阻尼器后结构的耗能能力提高很大，结构的耗能曲线较饱满。

（2）各材料的应力应变曲线值得注意，保证了输入的应力应变曲线和材料的受力变形曲线在统计意义上的相符。

（3）由分析结果可见，利用粘滞阻尼器耗能，大大的减少了作用于主体结构的输入地震能量，有效地保护了框架结构的梁、柱等主要受力构件，改善了结构的抗震性能，取得了较好的减震效果。

（4）在ELcentro波作用下，结构附加粘滞流体阻尼器的层间位移仅为原结构的0.3倍左右。这说明粘滞阻尼器在罕遇地震下能很好的减小结构的地震响应。

（5）由耗能能量图来看，粘滞阻尼器耗散了大量的地震能量，发挥出了很好的减震效果。

（6）在ELcentro波作用下，设置于结构中的粘滞流体阻尼器耗能相对比较饱满。

（7）罕遇地震作用下，设置粘滞阻尼器的减震结构的层间位移均满足抗震设计规范的相关规定，层间位移角均小于1/70。

（8）大震下粘滞阻尼器的最大出力为452kN，所选取的600kN的粘滞阻尼器满足设计要求。

[1]胡聿贤.地震工程学[M].北京,地震出版社,1988.

[2]李培林.建筑抗震与结构选型构造[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.

[3]李爱群等.工程结构抗震设计[M].北京,中国建筑工业出版杜,2004.

[4]李爱群,高振世.工程结构抗震与防灾[M].南京:东南大学出版社,2003.

[5]高振世等.建筑结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[6]欧进萍,丁建华.油缸间隙式阻尼器理论与试验研究[J].地震工程与工程振动,1999,26(1):42-48.

[7]叶正强，李爱群，程文瀼，等.采用粘滞流体阻尼器的工程结构减震设计研究[J].建筑结构学报,2001,22(4)，61-66.

[8]杨国华,李爱群,徐幼麟.工程结构粘滞流体阻尼器减震新技术及其应用[J].东南大学学报,2002,32(3):1-8.