設(shè)置黏滯阻尼器短肢剪力墻結(jié)構(gòu)減震控制分析

劉軒

【摘 ?要】基于目前規(guī)范對短肢剪力墻的建筑高度、短肢墻比例有比較嚴(yán)格的限值，極大的限制了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在地震區(qū)的應(yīng)用范圍。針對罕遇地震下某短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件出現(xiàn)中度及嚴(yán)重?fù)p傷的現(xiàn)象，通過布置黏滯阻尼器，對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性時程分析。對比非減震和減震結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，多遇地震作用下，減震結(jié)構(gòu)的基底剪力和層間位移有較大幅度的降低

【關(guān)鍵詞】短肢剪力墻;黏滯阻尼器;地震;動力響應(yīng)

一、引言

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相比于剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)布置靈活，墻體剛度大小和剛度中心位置可以依據(jù)實(shí)際使用情況來靈活調(diào)整，因此成為當(dāng)前小高層住宅中較受歡迎的建筑結(jié)構(gòu)形式[1-3]。但短肢剪力墻結(jié)構(gòu)受力較復(fù)雜，抗震性能弱于剪力墻結(jié)構(gòu)，且《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）認(rèn)為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能較差，限制了其在地震區(qū)的應(yīng)用范圍。

二、工程概況

本工程為住宅樓建筑，結(jié)構(gòu)形式為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，其中短肢形式為L型和一字型?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本加速度為0.2g，設(shè)計地震分組為第一組，場地類別為III類，場地特征周期0.45s，主體結(jié)構(gòu)為地上15層，每層高3.9m，結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示。在大震作用下該短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻、連梁出現(xiàn)中度及嚴(yán)重?fù)p壞，不利于所要求的“大震不倒”的抗震性能目標(biāo)。

三、地震波的選取

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）[7]對結(jié)構(gòu)抗震計算要求，采用時程分析法進(jìn)行計算時，不宜少于三條地震波，本工程選用五條天然地震波和兩條人工合成地震波。七條地震波經(jīng)傅里葉變換后的地震波反應(yīng)譜曲線與規(guī)范反應(yīng)譜曲線如圖2所示，可見兩者是較為接近的，滿足地震波反應(yīng)譜曲線在對應(yīng)周期點(diǎn)上與規(guī)范反應(yīng)譜曲線平均相差不大于20%的要求。

四、結(jié)構(gòu)減震設(shè)計方案

根據(jù)本工程實(shí)際特點(diǎn)，本文采用布置黏滯阻尼器為消能減震方案，共44套阻尼器（X向24套，Y向20套），分別布置在1到8層梁柱中，X、Y方向均采用單節(jié)點(diǎn)單阻尼器，且黏滯阻尼器采用墻體支撐安裝方式，具體安裝位置見圖3。黏滯阻尼器的設(shè)計參數(shù)見表3。

五、彈性時程分析

使用ETBAS有限元分析軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性動力時程分析，研究多遇地震下消能減震構(gòu)件對結(jié)構(gòu)層間位移、基底剪力的影響。

多遇地震作用下，非減震結(jié)構(gòu)和減震結(jié)構(gòu)基底剪力時程對比（以RH4045地震波為例）與層間位移角倒數(shù)對比（七條地震波均值）如圖4和圖5。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中布置黏滯阻尼器后X向基底剪力由10333kN降至6409kN、Y向基底剪力由8714kN降至5755kN;同時X向?qū)娱g位移角倒數(shù)最小值由1355增大至2995、Y向?qū)娱g位移角倒數(shù)最小值由1030增大至2356。由此可見，在多遇地震作用下，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)增設(shè)黏滯阻尼器后大大降低了結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。

六、結(jié)論

通過在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中設(shè)置黏滯阻尼器，對減震結(jié)構(gòu)和非減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性和彈塑性時程分析，得到以下結(jié)論：在多遇地震作用下，黏滯阻尼器對降低短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的基底剪力和層間位移有很好的效果，并且能為結(jié)構(gòu)附加一定的阻尼比，大大提高了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在多遇地震下的抗震性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]張錫治，王金成.隔震在短肢剪力墻高層住宅中的應(yīng)用研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2014，44（22）：12-16.

[2]徐瑩.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)地震損傷評估的研究[D].南京林業(yè)大學(xué)，2016.

[3]王寧.高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)彈塑性模型及地震反應(yīng)分析[D].西安建筑科技大學(xué)，2004.

（作者單位：廣州大學(xué)）