[發明專利]基于目標附加有效阻尼比的消能減震結構消能器包絡優化方法

有效

• 申請號: 201610032673.4
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105604204B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 徐昕;區彤;焦柯;譚堅;楊新;張連飛;林家豪;段靜
• 申請（專利權）人: 廣東省建筑設計研究院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 劉小敏;侯莉

本發明公開了一種基于目標附加有效阻尼比的消能減震結構消能器包絡優化方法，選定用于主體結構彈塑性時程分析的地震波；設定主體結構罕遇地震作用時的消能減震結構性能目標和要求；計算主體結構的目標實際附加有效阻尼比ξ_aim；初步確定消能器類型、布置位置、形式及數量，在每條地震波的作用下，對消能減震結構進行罕遇地震的彈塑性時程分析，計算消能器的實際附加有效阻尼比ξ_a，比較ξ_a和ξ_aim，直至根據天然波計算得到：0.55ξ_aim≤ξ_a≤1.1×0.55ξ_aim；根據人工波計算得到：0.8ξ_aim≤ξ_a≤1.1×0.8ξ_aim。本發明實現消能減震結構設計中消能器選用和布置的合理性，使消能器處于高效率工作狀態，實現消能減震結構設計中消能器設計的技術性和經濟性指標。

技術領域

本發明涉及建筑結構技術領域中的消能減震結構設計與分析技術，特別是涉及一種基于目標附加有效阻尼比的消能減震結構消能器包絡優化方法。

背景技術

傳統建筑結構的抗震主要通過結構及構件在地震中出現損壞來消耗地震能量，而結構及構件的嚴重損壞就是地震能量的轉換或者消耗過程。近年來，隨著我國地震頻發，導致建筑結構遭受嚴重破壞，危害著人民生命及財產安全。由于目前對結構“硬抗”地震的機制難以到達有效的控制要求，因此“軟抗”地震的方式—消能減震技術在建筑結構中逐漸廣泛應用，它對復雜的建筑結構和生命線工程有著重大意義。

消能減震技術是一種在建筑結構中設置消能器來耗散地震能量的被動控制技術。消能減震結構包括主體結構和消能部件，消能部件由消能器和用于主體結構連接消能器的構件組成。消能器通過內部材料或與構件之間的摩擦，利用彈塑性滯回變形或黏(彈)性滯回變形來耗散或吸收地震能量。簡而言之，消能減震技術就是在建筑主體結構的某些部位設置消能器，通過其變形來耗散或吸收地震輸入結構的能量，以減小對主體結構的影響，從而保護主體結構。常用的消能器有位移相關型消能器、速度相關型消能器和復合型消能器等。

消能減震結構的性能化設計是針對整體結構、局部結構、消能部件、關鍵部位、重要構件、次要構件等設定相應的性能目標，根據設定的性能目標對消能減震結構進行分析設計，而在消能減震結構設計中關鍵是要合理的選用和布置消能器，最大限度的發揮消能器的耗能特性，衡量消能器耗能能力的性能指標就是其附加有效阻尼比。消能器的目標附加有效阻尼比即是消能器的耗能性能目標，消能器的類型、選用數量、布置形式及布置位置都會影響消能器整體耗能特性，進而影響其性能目標的實現。

在消能減震結構的性能化設計中，消能器的選用和布置基本能滿足目標附加有效阻尼比的要求，但往往存在消能部件類型選用不合理、數量使用過多、布置形式及位置不合理的缺陷，以增加消能器的數量來換取其工作質量，造成消能器在消能減震結構中處于低效率的工作狀態，這就需要對消能器進行優化設計，即選擇合理的消能器類型、確定其數量、布置形式及位置，從而實現消能器抗震性能目標的技術和經濟合理性。

目前，現有的消能減震結構的性能化優化設計采用的是基于位移性能目標的消能器優化設計方法，它基本以建筑主體結構的各樓層的層間位移或層間位移角作為性能目標，從而對消能器進行優化控制，設定多種消能器布置方案，使主體結構滿足并逐步逼近小震、中震及大震設定的各級位移性能目標，從中確定一種消能器的布置方案。

然而，這種消能減震結構的性能化優化設計存在以下缺陷：

⑴它從建筑主體結構的位移宏觀參數指標出發，其實質目的是控制消能減震結構的變形，消能器的優化僅僅只是調整消能器的布置位置，很少涉及甚至沒有對消能器的數量和布置形式方面進行優化，造成消能器在消能減震結構中處于低效率的工作狀態，雖然能基本達到消能減震結構設計中消能器設計的技術性指標，但是無法滿足經濟性指標。