大型商业综合体减震体系的应用研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:winterryliang
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近年来,为了提高城市土地资源的利用率,以及满足人们对于高效、便利、集中的生活需求,商业综合体的数量呈现快速增长的趋势。然而,商业综合体通常为不规则结构,并且具有层高高、跨度大、开洞多等特点,抵御地震的能力相对较弱。根据当前的发展形式来看,未来的商业综合体将朝着结构空间更加复杂化、建筑功能更加多元化等方向发展,这也意味着其抗震安全性能将面临更大的挑战。目前,在结构中设置耗能减震装置是相对高效、经济的抗震方法。由耗能减震装置和框架结构共同构成的减震体系可以有效提高结构的抗震性能,而如何为商业综合体选择最合适的耗能装置尤其重要。为此,本文对不同类型的耗能减震装置在商业综合体中的应用展开研究,以实际工程中的某大型商业综合体为研究对象,在结构的相同位置分别布置屈曲约束支撑(BRB)、剪切型阻尼器(SD)以及粘滞阻尼器(VFD),主要研究内容如下:1.为了改善该结构的扭转变形和位移较大的问题,首先设计了一种减震效果较为理想的BRB方案,并对无控结构和BRB结构进行弹性和弹塑性时程分析。结果表明:在多遇地震下,BRB以提供附加刚度的形式有效降低了结构的扭转效应和层间位移角,但同时放大了结构的楼层剪力和顶点加速度响应;在罕遇地震下,BRB使结构的各项动力响应参数均得到明显改善。2.在该结构中采用SD的减震方案,在该方案能够有效减小结构的扭转变形和侧移的基础上,研究SD的支撑刚度和屈服位移对其减震效果的影响。首先对平面内的SD结构进行弹性时程分析,发现当支撑刚度越大、屈服位移越小时,SD的减震效果越好。然后对这两项参数在该结构中展开研究,通过分析SD结构在小震、中震和大震下的多项动力响应参数,发现将支撑刚度与SD的弹性刚度之比控制在1~1.5时,SD方案能较好地实现减震效果与经济性的平衡;并对支撑刚度比为1、不同屈服位移下的SD进行研究,发现随着屈服位移的不断提高,SD的减震效果逐渐减弱,综合各方面因素,建议将屈服位移控制在1~1.5mm;令该结构中的所有支撑截面保持一致,研究屈服位移对SD的影响,发现当屈服位移的取值在1~2mm时,SD的减震效率较高。3.在该结构中采用VFD的减震方案,通过改变VFD的参数得到了不同的附加阻尼比,并将VFD所提供的3%、4%的附加阻尼比带入到结构中进行计算,发现VFD对该结构的位移比和侧移的控制效果相对有限。4.将相同水平抗侧刚度的BRB和SD的减震效果进行对比:在多遇地震下BRB和SD的减震效果基本一致,但在罕遇地震下BRB的减震效果更佳;在BRB结构中,BRB会放大子结构的柱轴力;当SD采用支撑式的布置形式时,对子结构的梁柱弯矩影响较大。最后对两种方案的经济性进行比较,发现BRB方案的费用更低,比SD方案大约节省了20%的成本。
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