本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別涉及一種增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的方法。

背景技術(shù)：

在區(qū)域抗震防災(zāi)系統(tǒng)的等級(jí)序列中,建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的抗震能力是抗震防災(zāi)的第一道防線。房屋建筑的倒塌與破壞是造成地震災(zāi)害的最主要根源,正如美國(guó)科羅拉多大學(xué)的一位專家曾經(jīng)說過,“造成傷亡的是建筑物,而不是地震”。因此,提高建筑物的抗震能力,特別是提高建筑物抗地震倒塌能力,是增強(qiáng)地震區(qū)抗震防災(zāi)能力的最重要組成部分。2008年5月12日我國(guó)四川發(fā)生的汶川地震屬于特大罕遇地震,大量房屋倒塌，造成不可挽回的人身財(cái)產(chǎn)破壞。

建筑結(jié)構(gòu)體系平面布置、豎向布置不規(guī)則情況較多、結(jié)構(gòu)受地震作用不可預(yù)見性大，抗震設(shè)防不能滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防要求，經(jīng)濟(jì)性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明一種增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的方法，該方法滿足建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防要求，經(jīng)濟(jì)性較好。該消能減震結(jié)構(gòu)方法同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的功能明確，更有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的方法，其特征在于，包括如下步驟:

1）初步選擇消能器。

2）根據(jù)消能器等效剛度計(jì)算方法計(jì)算消能器的等效剛度，然后根據(jù)消能器的等效剛度計(jì)算等代構(gòu)件的尺寸，并將等代斜撐布置到計(jì)算模型中相應(yīng)的消能器位置。

3）將布置了等代斜撐的消能器減震結(jié)構(gòu)按新等效阻尼比采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，可采用ＰＫＰＭ和ＥＴＡＢＳ等設(shè)計(jì)軟件。

4）經(jīng)結(jié)構(gòu)分析可得各樓層的水平剪力、水平位移、各消能器的阻尼力及相對(duì)變形。

5）計(jì)算總總阻尼比；

6）將步驟２）～步驟５）進(jìn)行反復(fù)迭代，直至步驟３）計(jì)算的結(jié)構(gòu)等效阻尼比與步驟５）計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)的等效阻尼比基本相同。

7）計(jì)算收斂后得到的結(jié)構(gòu)效應(yīng)即為考慮了消能器對(duì)主體結(jié)構(gòu)減震效果的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，檢查消能減震結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)要求。如果滿足，則設(shè)計(jì)結(jié)束；如果不滿足，需要重新布置消能器。

8）計(jì)算消能器的附加阻尼比，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的能力。

步驟5）中根據(jù)結(jié)構(gòu)和消能器新的狀態(tài)重新計(jì)算消能器的等效剛度和附加給結(jié)構(gòu)的等效阻尼比，并按下式計(jì)算結(jié)構(gòu)的總阻尼比ζ，

ζ＝ζ１＋ζｄ （1）

其中ζ為澤塔系數(shù)，ζ１為主體結(jié)構(gòu)阻尼比；ζｄ為消能部件附加給結(jié)構(gòu)的等效阻尼比。

步驟8）在迭代收斂的結(jié)果的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加消能器的數(shù)量和噸位，以確保消能減震結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到設(shè)防目標(biāo)并有足夠的安全儲(chǔ)備。

計(jì)算消能器的附加阻尼比與位移幅值相關(guān)，消能減震結(jié)構(gòu)的附加阻尼比在小震、中震、大震下是不同的，應(yīng)分別計(jì)算，消能器變形能力應(yīng)滿足罕遇地震的變形能力。如果給結(jié)構(gòu)附加 阻 尼 比 超 過 ２５％，《建 筑 抗 震 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范》（ＧＢ５００１１－２０１０）要求按２５％計(jì)算。

采用消能器的動(dòng)力本構(gòu)模型及其參數(shù)，可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行時(shí)程分析。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５００１１－２０１０）的規(guī)定，一般采用三條地震波進(jìn)行分析，其中兩條天然波，一條人工波。按照規(guī)范要求，應(yīng)選擇滿足工程場(chǎng)地特性的地震波，采用所選用地震波通過時(shí)程分析得到的基地剪力不應(yīng)小于反應(yīng)譜法計(jì)算得到的基地剪力的６５％，三條地震波時(shí)程分析得到的基地剪力平均值應(yīng)不小于反應(yīng)譜法計(jì)算得到的基地剪力的８０％。根據(jù)時(shí)程分析結(jié)果，可以計(jì)算消能器給結(jié)構(gòu)的附加阻尼比、消能器變形、層間位移和基地剪力等信息，通過以上步驟計(jì)算出來的信息，能較大的提高的消能器的作用，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的能力。

有益效果

一種增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的方法，可為建筑消能減震結(jié)構(gòu)提供一種抗震設(shè)防要求，經(jīng)濟(jì)性較好的方法，采用減震控制的設(shè)計(jì)思想，通過對(duì)消能減震裝置與原結(jié)構(gòu)組成一個(gè)新的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，原結(jié)構(gòu)和附加的消能減震裝置均為這一新結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的子結(jié)構(gòu)，這一新結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力特性和消能能力與原結(jié)構(gòu)相比有較大變化，由于消能減震結(jié)構(gòu)中，不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的功能明確，更有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，但不是對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例

一種增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的方法，其特征在于，包括如下步驟:

1）初步選擇消能器。

2）根據(jù)消能器等效剛度計(jì)算方法計(jì)算消能器的等效剛度，然后根據(jù)消能器的等效剛度計(jì)算等代構(gòu)件的尺寸，并將等代斜撐布置到計(jì)算模型中相應(yīng)的消能器位置。

3）將布置了等代斜撐的消能器減震結(jié)構(gòu)按新等效阻尼比采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，可采用ＰＫＰＭ和ＥＴＡＢＳ等設(shè)計(jì)軟件。

4）經(jīng)結(jié)構(gòu)分析可得各樓層的水平剪力、水平位移、各消能器的阻尼力及相對(duì)變形。

5）計(jì)算總總阻尼比；

6）將步驟２）～步驟５）進(jìn)行反復(fù)迭代，直至步驟３）計(jì)算的結(jié)構(gòu)等效阻尼比與步驟５）計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)的等效阻尼比基本相同。

7）計(jì)算收斂后得到的結(jié)構(gòu)效應(yīng)即為考慮了消能器對(duì)主體結(jié)構(gòu)減震效果的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，檢查消能減震結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)要求。如果滿足，則設(shè)計(jì)結(jié)束；如果不滿足，需要重新布置消能器。

8）計(jì)算消能器的附加阻尼比，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的能力。

步驟5）中根據(jù)結(jié)構(gòu)和消能器新的狀態(tài)重新計(jì)算消能器的等效剛度和附加給結(jié)構(gòu)的等效阻尼比，并按下式計(jì)算結(jié)構(gòu)的總阻尼比ζ，

ζ＝ζ１＋ζｄ （1）

其中ζ為澤塔系數(shù)，ζ１為主體結(jié)構(gòu)阻尼比；ζｄ為消能部件附加給結(jié)構(gòu)的等效阻尼比。

步驟8）在迭代收斂的結(jié)果的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加消能器的數(shù)量和噸位，以確保消能減震結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到設(shè)防目標(biāo)并有足夠的安全儲(chǔ)備。

計(jì)算消能器的附加阻尼比與位移幅值相關(guān)，消能減震結(jié)構(gòu)的附加阻尼比在小震、中震、大震下是不同的，應(yīng)分別計(jì)算，消能器變形能力應(yīng)滿足罕遇地震的變形能力。如果給結(jié)構(gòu)附加 阻 尼 比 超 過 ２５％，《建 筑 抗 震 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范》（ＧＢ５００１１－２０１０）要求按２５％計(jì)算。

采用消能器的動(dòng)力本構(gòu)模型及其參數(shù)，可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行時(shí)程分析。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５００１１－２０１０）的規(guī)定，一般采用三條地震波進(jìn)行分析，其中兩條天然波，一條人工波。按照規(guī)范要求，應(yīng)選擇滿足工程場(chǎng)地特性的地震波，采用所選用地震波通過時(shí)程分析得到的基地剪力不應(yīng)小于反應(yīng)譜法計(jì)算得到的基地剪力的６５％，三條地震波時(shí)程分析得到的基地剪力平均值應(yīng)不小于反應(yīng)譜法計(jì)算得到的基地剪力的８０％。根據(jù)時(shí)程分析結(jié)果，可以計(jì)算消能器給結(jié)構(gòu)的附加阻尼比、消能器變形、層間位移和基地剪力等信息，通過以上步驟計(jì)算出來的信息，能較大的提高的消能器的作用，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)減震消能的能力。