|
12.3 房屋消能减震设计要点
12.3.1 消能减震设计时应根据罕遇地震下的预期结构位移控制要求,设置适当的消能部件消能部件。可由消能器及斜撑、墙体、梁或节点等支承构件组成。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其他类型。
注：1 速度相关型消能器指粘滞消能器和粘弹性消能器等；
2 位移相关型消能器指金属屈服消能器和摩擦消能器等。
12.3.2 消能部件可根据需要沿结构的两个主轴方向分别设置。消能部件宜设置在层间变形较大的位置,其数量和分布应通过综合分析合理确定，并有利于提高整个结构的消能减震能力，形成均匀合理的受力体系。
12.3.3 消能减震设计的计算分析，应符合下列规定：
1 一般情况下，宜采用静力非线性分析方法或非线性时程分析方法。
2 当主体结构基本处于弹性工作阶段时，可采用线性分析方法作简化估算，并根据结构的变形特征和高度等,按本规范第 5.1 节的规定分别采用底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。其地震影响系数可根据消能减震结构的总阻尼比按本规范第 5.1.5 条的规定采用。
3 消能减震结构的总刚度应为结构刚度和消能部件有效刚度的总和。
4 消能减震结构的总阻尼比应为结构阻尼比和消能部件附加给结构的有效阻尼比的总和。
5 消能减震结构的层间弹塑性位移角限值，框架结构宜采用 1/80。
12.3.4 消能部件附加给结构的有效阻尼比，可按下列方法确定：
1 消能部件附加的有效阻尼比可按下式估算：
ξa＝Wc/（4πWs） （12.3.4-1）
式中 ξa——消能减震结构的附加有效阻尼比；
Wc——所有消能部件在结构预期位移下往复一周所消耗的能量；
Ws——设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能。
2 不计及扭转影响时，消能减震结构在其水平地震作用下的总应变能，可按下式估算：
Ws＝（1/2）∑Fiui （12.3.4-2）
式中 Fi——质点 i 的水平地震作用标准值；
ui——质点 i
对应于水平地震作用标准值的位移。
3 速度线性相关型消能器在水平地震作用下所消耗的能量，可按下式估算：
Wc＝（2π2/T1）∑Cjcos2θjΔuj2 （12.3.4-3）
式中 T1——消能减震结构的基本自振周期；
Cj——第 j
个消能器由试验确定的线性阻尼系数；
θj——第 j
个消能器的消能方向与水平面的夹角；
Δuj——第 j 个消能器两端的相对水平位移。
当消能器的阻尼系数和有效刚度与结构振动周期有关时，可取相应于消能减震结构基本自振周期的值。
4 位移相关型速度非线性相关型和其他类型消能器在水平地震作用下所消耗的能量，可按下式估算：
Wc＝∑Aj （12.3.4-4）
式中 Aj——第 j 个消能器的恢复力滞回环在相对水平位移 Δuj 时的面积。
消能器的有效刚度可取消能器的恢复力滞回环在相对水平位移 Δuj 时的割线刚度。
5 消能部件附加给结构的有效阻尼比超过 20％时，宜按 20％计算。
12.3.5 对非线性时程分析法宜采用消能部件的恢复力模型计算；对静力非线性分析法，消能器附加给结构的有效阻尼比和有效刚度,可采用本章第 12.3.4 条的方法确定。
12.3.6 消能部件由试验确定的有效刚度、阻尼比和恢复力模型的设计参数，应符合下列规定：
1 速度相关型消能器应由试验提供设计容许位移、极限位移，以及设计容许位移幅值和不同环境温度条件下、加载频率为0.1～4Hz的滞回模型速度线性相关型消能器与斜撑、墙体或梁等支承构件组成消能部件时，该支承构件在消能器消能方向的刚度可按下式计算：
Kb＝（6π/T1）Cv （12.3.6-1）
式中 Kb——支承构件在消能器方向的刚度；
Cv——消能器的由试验确定的相应于结构基本自振周期的线性阻尼系数；
T1——消能减震结构的基本自振周期。
2 位移相关型消能器应由往复静力加载确定设计容许位移、极限位移和恢复力模型参数。位移相关型消能器与斜撑、墙体或梁等支承构件组成消能部件时，该部件的恢复力模型参数宜符合下列要求：
Δupy/Δusy≤2/3 （12.3.6-2）
（Kp/Ks）（Δupy/Δusy）≥0.8 （12.3.6-3）
式中 Kp——消能部件在水平方向的初始刚度；
Δupy——消能部件的屈服位移；
Ks——设置消能部件的结构楼层侧向刚度；
Δusy——设置消能部件的结构层间屈服位移。
3 在最大应允许位移幅值下，按应允许的往复周期循环
60 圈后，消能器的主要性能衰减量不应超过 10％、且不应有明显的低周疲劳现象。
12.3.7 消能器与斜撑、墙体、梁或节点等支承构件的连接，应符合钢构件连接或钢与钢筋混凝土构件连接的构造要求,并能承担消能器施加给连接节点的最大作用力。
12.3.8 与消能部件相连的结构构件，应计入消能部件传递的附加内力，并将其传递到基础。
12.3.9 消能器和连接构件应具有耐久性能和较好的易维护性。
| 
