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现代高层建筑转换层以梁式转换居多,结构转换梁截面尺寸一般较大,使结构抗侧刚度沿竖向产生突变,必然造成结构在地震作用下的内力也产生突变,这对结构抗震是不利的,所以希望在结构转换层处布置耗能减震装置,既不影响建筑的正常使用,又要用耗能装置对结构的转换层特别是转换梁起到耗能减震作用,以达到减小结构在罕遇地震作用下转换层处的内力突变的目的。
本文着重探讨用耗能减震层对梁式转换层减震的可行性,建立通用框架-核心筒模型,分析不同结构体系在常遇和罕遇地震作用下的整体反应和内力变化,实际计算结果表明了耗能减震能有效地对梁式转换进行减震控制,有效减小了转换梁中的剪力和弯矩,优化结构的抗震性能,使结构具有更高的抗震安全储备。
鉴于带加强层的高层结构在加强层附近楼层易产生刚度突变从而引起框架柱承担的楼层剪力过大,这种在加强层附近产生的薄弱层是结构稳定的隐患。耗能减震层能适当加强结构部分楼层刚度,在地震作用下通过阻尼器的运动来吸收地震导入到结构里的能量,以减轻结构的动力反应,更有效和更理想的保护结构主体和局部的安全。论文以B级高度框架-核心筒结构为分析模型,对比分析了在常遇和罕遇地震作用下带加强层的框架-核心筒结构和带耗能减震层的框架-核心筒结构的抗震性能。计算结果表明,虽然带加强层的框架-核心筒结构能有效减少结构的层位移和层间位移角,但是结构的基底剪力和弯矩有所增大;而带耗能减震层的框架-核心筒结构能较为全面地减小结构在地震作用下的反应,实际工程价值明显。
耗能减震的核心是耗能减震装置,本文使用的耗能装置是工程中表现优异的粘滞阻尼器,并介绍了粘滞阻尼器的耗能原理和力学模型。本文采用Maxwell模型计算不同结构体系。在实际地震特别是罕遇地震中,粘滞阻尼器要能更好的保护主体结构构件的安全就必须吸收大量输入到结构中的能量,对于文中的减震结构的反应,通过能量的耗散情况图,显示粘滞阻尼器在地震中的表现值得肯定。
对粘滞阻尼器的位置优化进行讨论,提出快速进行阻尼器合理布置的实用设计方法,并进行实例分析,针对普通框架结构模型,编制Matlab程序对各种布置方法进行效果比较,得出的结果显示本文提出的实用方法的可行性。