JGJ 297-2013 建筑消能减震技术规程(完整正版、清晰无水印).pdf

JGJ 297-2013 建筑消能减震技术规程(完整正版、清晰无水印).pdf
仅供个人学习
反馈
标准编号:JGJ 297-2013
文件类型:.pdf
资源大小:6.8 M
标准类别:建筑工业标准
资源ID:230526
下载资源

JGJ 297-2013 标准规范下载简介

JGJ 297-2013 建筑消能减震技术规程(完整正版、清晰无水印).pdf

3.6.1钢结构在高温条件下材料强度会明显降低,并发生端变: 从而使其失去承载能力,对于消能减震结构,为了避免消能器在 建筑自重下出现明显的变形,一般情况下布置于建筑中的消能器 不承受建筑的竖向荷载,为此,消能器在发生火灾后即使出现失 效,也不会导致结构失去竖向承载能力,从而不需要进行防火处 理。但屈曲约束支撑在建筑中使用,有可能要承受竖向荷载,对 于该类支撑需要按主体结构要求进行防灾处理。 3.6.2对于金属消能器、摩擦消能器和屈曲约束支撑,其消能 材料或消能元件可能都是钢材,由于钢材在高温情况下性能会发 生明显的改变,可能会使消能器的性能发生变化,达不到原设计 要求,导致结构偏于不安全。黏弹性消能器中的消能材料为改性 橡胶或复合性高分子材料,其都为易燃材料,过火后消能器可能 会失去消能功能。黏滞消能器中黏滞材料的消能性能对温度较为 敏感。为此,消能器在过火或高温之后应进行检查和性能检测 重新判定消能器是否能继续使用或更换

4地震作用与作用效应计算

4.1.1消能器布置于结构中,一般情况下不改变主体结构的结 构形式和竖向承载能力,只是通过消能器消耗部分地震能量来减 小结构在水平荷载作用下的反应,对于不同方向的水平地震作用 由该方向的主体结构抗侧力构件和消能器共同承担。但在消能减 震结构计算时,可将其分为主体结构和消能部件两部分,而消能 件一般不承载结构的竖向荷载,不改变主体结构类型(承载型 出曲约束支撑除外),为此,消能减震结构地震作用计算的基本 要求还是应满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB5001 的要求。

4.1.1消能器布置于结构中,一般情况下不改变主体结构的结 构形式和竖向承载能力,只是通过消能器消耗部分地震能量来减 小结构在水平荷载作用下的反应,对于不同方向的水平地震作用 由该方向的主体结构抗侧力构件和消能器共同承担。但在消能减 震结构计算时,可将其分为主体结构和消能部件两部分,而消能 部件一般不承载结构的竖向荷载,不改变主体结构类型(承载型 屈曲约束支撑除外),为此,消能减震结构地震作用计算的基本 要求还是应满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011 的要求。 4.1.2~4.1.7不同结构采用不同的分析方法在各国抗震规范中 均有体现,振型分解反应谱法仍是基本方法,时程分析法作为补 充计算方法TBT3463-2016 铁道车辆车轮强度评定方法,对不规则、重要和高度较高的高层建筑要求采用。 进行时程分析时,鉴于各不同地震波输入进行时程分析的结 果不同,本条规定根据小样本容量下的计算结果来估计地震效应 值。通过大量地震加速度记录输人不同结构类型进行时程分析结 果的统计分析,若选用不少于二条实际记录和一一条人工模拟的加 速度时程曲线作为输入,计算的平均地震效应值不小于大样本容 量平均值的保证率在85%以上,而且一般也不会偏大很多。所 谓“在统计意义上相符”指的是,其平均地震影响系数曲线与振 型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比,在各个周期点上 相差不大于20%。计算结果的平均底部剪力一般不会小于振型 分解反应谱法计算结果的80%。每条地震波输入的计算结果不 会小于65%。 消能器在实际工程结构中的设置通常很难沿结构楼层均匀布

置的,各楼层消能器所提供的阻尼力也不相同,因此Φ;C。Φ; 般为非经典阻尼矩阵,若忽略其非正交项进行强行解耦,其计算 结果将可能出现不同程度的误差。国内外众多学者对具有非经典 阻尼结构采用强解耦振型分解法的计算精度进行了详细的研究, 根据非经典阻尼矩阵忽略非正交项的误差问题,提出了采用这种 方法的适用条件为:

总的来说,对安装位移相关型消能器结构进行初步分析时: 当结构较为规则且消能器较为均匀布置时可采用振型强分解法进 行分析计算,若消能器仅在个别薄弱楼层设置则一般不适用,但 应注意采用振型强分解法会忽略非正交阻尼比,消能器的附加刚 度和附加阻尼在迭代计算过程中不断变化,消能部件性能参数变 化的“不确定性”会导致结构性能反应的“不稳定性”。 黏弹性消能器同时为结构提供附加阻尼和附加刚度,使结构 自振频率增大,附加阻尼对结构的动力反应有显著的衰减效果 附加刚度虽能有效控制结构的位移反应,但不能有效抑制结构的 加速度反应,因此在采用振型分解反应谱法分析黏弹性消能结构 地震作用时,需进行阻尼比和刚度变化的修正。位移相关型消能 器通常需要与支撑构件进行组合,并为结构提供一定初始附加刚 度,当位移相关型消能器进人耗能工作状态后,其附加刚度将发 生较大的变化(金属消能器屈服后刚度相对于初始弹性刚度也较 小),消能器的等效线性刚度取割线刚度,等效阻尼按能量相等 原理等效为线性黏滞阻尼

4.1.8条文中各类消能器的恢复力学模型可参照第3.3.5多

GB50068的规定,地震发生时恒荷载与其他重力荷载可能的组 合结果总称为“抗震设计的重力荷载代表值”,即永久荷载标准 直与有关可变荷载组合值之和。考虑到藏书库等活荷载在地震时 组合的概率较大,故按等效楼面均布荷载计算活荷载时,其组合 值系数为0.8。 硬钩吊车的组合值系数,只适用于一般情况,吊重较大时需 按实际情况取值。

4.2水平地震作用计算

.2.1~4.2.3由于地震影响系数在长周期段下降较快,对于基 本周期大于3.5s的结构,计算所得的水平地震作用效应可能会

太小,为此,现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011中 规定了结构楼层最小地震剪力系数值,从而确保结构安全。但 《建筑抗震设计规范》GB50011考虑的是结构阻尼比为5%情况 下的结果,而对于位移相关型消能器、黏弹性消能器和部分复合 型消能器能给结构提供附加刚度和阻尼,布置该类消能器的结构 地震影响系数α值有可能还会出现增大的情况;黏滞消能器只给 结构提供附加阻尼(刚度很小),结构的周期不会增大,地震影 响系数α值是减小的,主体结构的楼层剪力是肯定会减小的。为 此,消能减震结构的楼层最小地震剪力系数的减小,不是结构周 期快速下降而导致水平地震作用效应太小,而是消能减震结构总 阻尼比增加,减小结构地震反应的结果。设置各类消能器将使结 构总阻尼比有所增加,一般都会大于5%。按《建筑抗震设计规 范》GB50011提供的阻尼调整系数对地震影响系数曲线进行调 整,将使地震影响系数最大值减小,计算的总地震剪力和楼层剪 力也会减小。为了使结构总地震剪力和楼层地震剪力保持一个安 全合理范围,消能减震结构的楼层最小地震剪力系数可根据消能 器附加给结构的阻尼比大小进行调整,其值可取消能减震结构计 算出的楼层剪力乘以1.2的增大系数与相应楼层的重力荷载代表 值的比值。

4.3竖向地震作用计算

4.3.1~4.3.3消能减震结构竖向地震作用计算和普通结构基本 相同,可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011计算

4.4地震作用组合的效应

4.4.1消能减震结构设计的荷载组合同现行国家标准《建筑抗 震设计规范》GB50011一致,在多遇地震作用时地震作用分项 系数、抗震验算中作用组合系数、地震作用标准值的效应等都与 现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011相同

中除消能子结构及消能部件外的其他结构构件应先达到屈服,消 能子结构及消能部件宜作重要构件考虑;消能减震结构在罕遇地 震作用时消能部件不丧失功能,需要保证消能子结构在罕遇地震 作用具有足够的承载能力,为此,消能子结构抗震验算应考虑室 遇地震作用效应。通过对消能子结构进行专门的设计,使结构可 能承受罕遇地震作用的消能子结构具有抵抗破坏的承载能力。 现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011中指出罕遇 地震为50年超越概率为2%~3%的地震,其重现期为1600年~ 2400年,可认为其是消能减震结构使用过程中的偶然荷载,计 算时可按偶然荷载进行效应组合。 对于消能子结构及消能部件都要进行罕遇地震作用下、结构 处于的弹塑性变形情况下的抗震验算,罕遇地震作用抗震验算时 承载力调整系数取1.0。

5.1.1建筑物使用年限是设计规定在既定的时间内,建筑只需 进行正常的维护而不需进行大修就能按预期自的使用,完成预定 的功能,即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下 所应达到的使用年限。消能减震结构设计中,消能器的设计至关 重要,消能器一且失效,不仅原有减震设计目标很难达到,而且 在地震作用下还可能产生负面效果,如结构刚度的改变、周期改 变、加大地震作用,引起破坏等。 自前,还无法对地震的发生做出合理的预测,无法判断其发 生的时间、地点和强度。消能器作为结构中消耗地震能量的主要 构件之一,设计使用年限内应时刻处于有效工作状态,从而保证 地震作用时起到减震作用。至今消能减震技术在实际结构中应用 的时间还没有超过现有规范规定的建筑物使用年限,无法对每类 消能器实际使用年限范围内的可靠性作出明确限定,只能通过试 验推算消能器的使用年限。为此,每类消能器出广前应由具有资 质的第三方进行型式检验,并给出详细的型式检验报告,明确消 能器使用年限。为了保证消能减震结构在使用年限内的安全性, 消能器必须和建筑具有相同的使用年限,不满足建筑设计使用年 限要求时,则在消能器达到其使用年限之前应进行重新检测,确 定消能器新的使用年限,当不能满足原有设计要求时应进行 更换。

验研究,得出了影响其耗能性能的主要因素是温度、频率和应变 福值。而影响位移相关型消能器如金属消能器、摩擦消能器等的 耐久性影响主要包括腐蚀、磨耗及钢材在高温下的软化和低温下

的脆性断裂等。摩擦消能器中的金属摩擦材料虽强度高,不易破 裂,但经过多次反复滑动后摩擦系数下降快,胶合趋势增大。 为此,消能器的耗能性能很大程度上受温度、徐变、腐蚀 紫外线照射等因素的影响,要求在设计及使用消能器时应考虑到 其所处的工作环境因素,必要时须采取特殊的措施消除环境因素 的影响。

的影响。 5.1.4消能器一般由消能元件或构件和非消能构件组成,如金 属消能器由连接板和消能板组成、黏滞消能器由消能黏滞材料和 非消能的缸体、活塞、密封圈等组成。为避免因材料缺陷、安装 偏差、超强地震作用的突增等因素引起的非消能构件失效而导致 消能器无法正常工作的情形,消能器中非消能构件必须具有足够 的安全储备,为此,在消能器设计时,非消能元件或构件承载能 力应大于消能器1.5倍极限阻尼力选取。 5.1.5消能器的型式检验应根据现行行业标准《建筑消能阻尼 器》JG/T209的要求对产品各项指标进行的全面检验,报告中 应详细注明消能器的各项性能参数指标。 由于消能器的性能试验仅能反应消能器的性能,并不能充分 体本现出消能器在结构中的真实性能和耗能减震效果。即使是同类 型的消能器,不同生产厂家消能器制作工艺的不同,其性能也会 有所差异。为此,要求生产厂家对每类消能器至少应进行一次消 能器布置于二层及以上的整体结构或子结构中进行动力性能试验 或地震模拟振动台试验,验证下列性能: 1消能减震结构的整体工作性能和消能器的工作性能及减 震效果; 2消能器和主体结构的接是否可靠;

5.1.4消能器一般由消能元件或构件和非消能构件组成,如金

器》JG/T209的要求对产品各项指标进行的全面检验,报

器》JG/1209的要求对产品各项指标进行的全面检验,报告中 应详细注明消能器的各项性能参数指标。 由于消能器的性能试验仅能反应消能器的性能,并不能充分 体本现出消能器在结构中的真实性能和耗能减震效果。即使是同类 型的消能器,不同生产厂家消能器制作工艺的不同,其性能也会 有所差异。为此,要求生产广家对每类消能器至少应进行一次消 能器布置于二层及以上的整体结构或子结构中进行动力性能试验 或地震模拟振动台试验,验证下列性能: 1消能减震结构的整体工作性能和消能器的工作性能及减 震效果; 2消能器和主体结构的莲接是否可靠; 3消能部件是否会出现平面外失稳; 4消能器的连接形式对减震效果的影响

5.2位移相关型消能器

5.2.1~5.2.4金属消能器一般由不同金属(软钢、铅等)材料

5.2.1~5.2.4金属消能器一般由不同金属(软钢、铅等)材料

制成,利用金属材料屈服时产生的弹塑性滞回变形耗散外界荷载 输入能量。金属消能器从受力形式上可分为剪切型、挤压型、弯 曲型等。金属消能器一般需要采用精加工制作成型;在加工过程 中如果出现明显的缺陷或机械损伤等,将会导致消能器出现应力 集中等问题,不利于消能器发挥良好的耗能效果。 5.2.5~5.2.8摩擦消能器一般由钢元件或构件、摩擦片和预压 螺栓等组成,在地震作用下,钢元件或构件之间发生相对位移产 生摩擦做功而耗散能量。由于预压螺栓的预压力在长期作用时会 产生松弛,施加的预压力应大于设计值;另一方面,在长期预压 力作用下钢元件或构件间、钢元件或构件与摩擦片之间会产生冷 钻结或冷凝固,因此,为保证消能器的性能稳定,预压螺栓的预 玉力不应超过设计值的10%。 摩擦消能器虽构造简单、耗能原理清晰,但耗能性能受以下 因素影响: 1 摩擦元件类型: 2 摩擦片和接触面处理情况; 高强度螺栓类型; 4 摩擦元件和孔槽的几何尺寸; 使用时间; 滑动速度与温度; 7 循环次数; 外荷载类型; 9加工精度。 为确保摩擦消能器在实际应用中具有良好的耗能性能,需对 部分主要影响因素进行控制,结合现有摩擦学相关理论可知摩擦 片质量及其表面处理情况是影响其耗能性能的主要因素之一,因 而应对摩擦片的性能进行明确的限定。此外,高强度螺栓是摩擦 俏能器必要的组成部分,是摩擦元件相互运动过程中产生摩擦力 的关键,通过高强度螺栓可以很容易施加所需要的预压力。预压 力一般通过扭力扳手在高强度螺栓中产生预累力来实现,高强度

螺栓的设计预紧力应符合现行国家标准《钢结构设计规范》 GB 50017中的规定。

5.3速度相关型消能器

5.3.1~5.3.10黏滞消能器一般是由缸体、活塞、黏滞材料等 部分组成,利用黏滞材料运动时产生黏滞阻尼耗散能量的减震装 置。黏弹性消能器一般是由黏弹性材料和约束钢板或圆(方形或 矩形)钢筒等组成,利用黏弹性材料间产生的剪切或拉压滞回变 形来耗散能量的减震装置。其力学性能受黏滞材料和黏弹性材料 及加载的频率的影响比较大,需要对材料和不同频率的加载情况 进行限定。

5.4.1屈曲约束支撑可分为承载型屈曲约束支撑和消能型屈曲 约束支撑。承载型屈曲约束支撑是指利用屈曲约束的原理来提高 支撑的设计承载力,保证支撑在屈服前不会发生失稳破坏,从而 充分发挥钢材强度的承载结构构件,其设计要求宜符合现行国家 标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定:消能型屈曲约束 支撑是利用屈曲约束的原理来提高支撑的设计承载,防止核心单 元产生屈曲或失稳,保证核心单元能产生拉压屈服,利用屈服后 带回变形来耗散地震能量。 屈曲约束支撑的构成分为横向构成与纵向构成。 横向构成分为3个部分:核心钢支撑、无粘结构造层、屈曲 约束机构(约束单元)(图8)。 核心钢支撑文称芯材或核心受力单元,是屈曲约束支撑中主 要受力元件,由特定强度的钢材制成,一般采用低强度钢材。常 见的截面形式(图9)为十字形、T形、双T形、一字形或管 形,分别适用于不同的刚度要求和耗能需求。 无粘结构造层用来有效减少或消除芯材受约束段与砂浆之间 的剪力,可采用橡胶、聚乙烯、硅胶、乳胶等。由于约束机构作

内核单元约束单元支撑构件图8屈曲约束支撑的典型构成工((a)外包钢管混凝土型屈曲约束支撑截面(b)外包钢筋混凝土型屈曲约束支撑截面(c)全钢型屈曲约束支撑截面图9常用截面形式90

用,核心单元的耗能段可能会在高阶模态下发生微幅屈曲,此外,还需要足够的空间容许芯材在受压时膨胀,否则由于核心单元与约束机构接触而引起的摩擦力会迫使约束机构承受轴向力,因而,无粘结构造层和核心单元间需要留一定的间隙。但另一方面,如果间隙太大,核心单元的耗能段的屈曲变形和相关曲率会非常大,会减小屈服段的低周疲劳寿命,间隙过大时可能会导致核心单元的耗能段产生屈曲失稳。因此,间隙一般取1mm~2mm。屈曲约束机构主要起约束作用,一般不承受轴力,可采用钢管、钢筋混凝土或钢管混凝土为约束机构(图9)。根据屈曲约束机构的不同可将屈曲约束支撑分为钢管混凝土型屈曲约束支撑、钢筋混凝土型屈曲约束支撑和全钢型屈曲束支撑(图9)。纵向构成指核心钢支撑的组成,分为3个部分:工作段、过渡段、连接段(图10)。3LeL.图10核心钢支撑1一连接段;2一过渡段;3一耗能段;L。一耗能段长度;Lt一支撑长度工作段文称耗能段:该部分可采用不同的截面形式,由于要求支撑在反复荷载下屈服耗能,因此需使用延性较好、屈服点低的钢材。同时要求钢材的屈服强度值稳定,这对屈曲约束支撑框架能力设计的可靠性非常重要。过渡段:该部分也包在屈曲约束机构内,通常是耗能段的延伸部分。为确保其在弹性阶段工作,因此需要增加构件截面面积。可以通过增加耗能段的截面宽度实现(截面的转换需要平缓91

过渡以避免应力集中),也可通过焊接加劲肋来增加截面积。 连接段:该部分通常是过渡段的延伸部分,它穿出屈曲约束 机构,与框架连接。为便于现场安装通常为螺栓连接,也可采用 焊接连接。这部分的设计需考虑:安装公差,以便安装和拆卸, 防止局部屈曲

5.4.6对于屈曲约束支撑节点所接杆件部分的应力分析

简单地采用构件模型进行评估,必须建立节点区域局部的详细模 型以分析塑性变形的集中程度。在设计消能器时必须考虑到在结 构总体达到极限承载力前不产生上述的局部损伤。因此,屈曲约 束支撑的设计过程中必须考虑支撑连接部位在屈曲约束支撑最大 承载力的受力性能及整体稳定性

5.5.1、5.5.2复合型消能器是利用二种以上的消能原理或机制 进行耗能的消能器,同时具有位移相关型消能器和速度相关型消 能器的性能特征,但有可能位移相关型消能器的特征比较明显: 有时可能速度相关型消能器的特征比较明显,因此,对其性能的 要求要根据其组合的消能机理或机制具体确定。

5.6消能器性能检测与性能参数确定

5.6.1~5.6.3在地震作用下消能器应充分发挥其耗能效果,以 确保消能减震结构的安全性,因此,消能器的性能参数应进行产 格检验。检验应采用产品质量监督抽查管理办法执行,对检验批 次的消能器进行随机抽样方式确定检测试件,如有一件抽样试件 的一项性能不合格,则该次抽样检验为不合格。 对于所有的消能器出厂检验应由第三方完成。第三方检验机 构应为具有相应的消能器检测资质和试验设备要求的独立单位, 与检验的消能器厂家不应有利益关系,也不应生产或是销售消 能器。 第三方检验机构根据消能器的性能要求,依据本规程和设计

6.1.1对于平面规则并且无大开洞的楼板,可采用现行国家权 准《建筑抗震设计规范》GB50011中规定的刚性隔板假定。 对于复杂的结构,采用刚性隔板假定时,可能会使消能器消能 超过实际能力,从而高估了消能器的作用,为此,需考虑采用引 性板对消能减震结构进行分析。

6.1.2在双向地震作用时,消能器都要发挥作用,通过支撑

时向双向交叉布置消能部件的柱附加荷载,为此,双向交叉布置 消能部件相连的柱,交叉支撑对柱产生的外荷载要重点考虑。

6.1.3在结构中设置消能器增加结构阻尼来减少结构地震反应 是公认的事实,随着消能减震技术的发展,为了适应我国经济发 展的需要,可利用消能减震技术来减轻结构的地震灾害,从而也 推动高烈度区高层建筑的发展。结构中布置消能器后形成消能减 震支撑结构体系,当消能器在结构中的布置满足钢支撑在不同结 构体系中的要求时,其形成的消能减震高层建筑结构的最大适用 高度,可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011中钢 支撑结构体系要求取值。如果消能减震结构与满足相应抗震设防 烈度要求设计的非消能减震结构水平地震影响系数之比小于 0.5,其最大适用高度可按降一度要求考虑,但还应进行专门的 研究。 消能减震结构采用屈曲约束支撑时,当屈曲约束支撑的布置 符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011中钢支撑布 置的规定时,其建筑适用的最大高度可按采用钢支撑建筑要求 取值。

6.1.3在结构中设置消能器增加结构阻尼来减少结构地

连的柱(墙)和梁所承受的作用不仅包括地震作用部分,还包括 与该柱(墙)和梁相连的消能部件传至连接节点的作用。这样, 在地震作用下,虽然消能减震结构能减小结构地震作用下反应 日是消能部件子结构由于消能部件产生附加作用可能会比较大, 从而增加与消能部件相的柱(墙)和梁的作用,设计时应考虑 与消能部件相连的主体结构构件王消能部件附加作用的影响

5.2消能部件布置原则

6.2.1、6.2.2消能器一般是和支撑(支承构件)一起布置在结 构中,支撑(支承构件)和消能器构成消能部件。常见的布置形 式有单斜撑、“V”字形撑、“人”字形等,概念设计阶段应根据 消能器的类型、构造及原结构空间使用、建筑设计、施工和检修 要求选择消能部件的类型。例如:从消能器的构造、类型角度考 虑,圆筒式黏弹性消能器、筒式黏滞消能器等适合采用斜杆支 撑;Pall型摩擦消能器、双环金属消能器、加劲圆环金属消能器 适合采用交叉支撑;剪切型金属消能器适合采用“人”学形支撑 或用于耗能剪力墙中。 由于抗震结构体系要求受力明确、传力途径合理、传力路线 连续,合理的抗震结构能使结构抗震分析更加符合结构在地震时 的实际表现,提高结构的抗震性能,是结构选型与布置结构抗侧 力体系时首要考虑因素之一,因此,消能部件的布置应使结构形 成均匀合理的受力体系,减少不规则性,提高整体结构的消能 能力。 消能器的布置以使结构平面两个主轴方向动力特性相近或竖 向方向刚度均匀为原则;对于规则结构,平面上可在两个主轴方 句上分别采用对称布置,并且使结构竖向刚度均匀。当结构平面 两个主轴动力特性相差较大时,可根据需要分别在两个主轴方向 布置,也可以只在较弱的一个主轴方向布置,这时结构设计时应 只考虑单个方向的消能作用。对于结构竖向存在薄弱层可优先在 薄弱层布置,然后再考虑沿竖向每层或隔层或跨层布置。

5重新修正各个消能器的设计参数,并利用下式计算消能 成震结构的总阻尼比:

6.3.4消能减震结构的计算分析可根据主体结构所处的状态采 用不同的分析方法,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计算,并根据结构的变形特征和高度等采 用振型分解反应谱法和时程分析法。当主体结构进入弹塑性阶段 时应采用静力弹塑性分析方法或非线性时程分析方法。振型分解 反应谱法是目前国内结构设计时采用较多的分析方法,而时程分 析方法文是对于消能减震结构设计分析时常需要增加补充计算的 分析方法,但消能减震结构进行时程分析时,鉴于不同地震波输 入进行时程分析的结果存在一定的差异,现行国家标准《建筑抗 震设计规范》GB50011中规定一般可以根据小样本容量下(不 小于2组实际记录和1组人工模拟的加速度时程曲线作为输入) 的计算结果来估计结构地震作用效应值,也可以采用较大样本容 量(不少地5组实际记录和2组人工模拟时程曲线作为输入)的 计算结果来估计。如果3条地震波能满足现行国家标准《建筑抗 震设计规范》GB50011中规定的“在统计意义上相符”要求, 则3条地震波输人计算出结构的地震作用效应不会偏差太大,为 了使设计出的结构更为安全则选用3条地震波时程曲线输入计算 出结构地震反应的包络值反算消能器附加阻尼比。当取7组及7 组以上的地震波时程曲线输入时,计算出结构的地震作用效应的 保证率更高,选用7组及7组以上的地震波时程曲线输入计算出 结构地震反应的平均值反算消能器附加阻尼比

6.3.5、6.3.6静力弹塑性分析方法是一种静力的分析方法,是 在结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力,单调加载 并逐级加大;一旦有构件开裂(或屈服)即修改其刚度(或使其 退出工作),进而修改结构总刚度矩阵,进行下一步计算,依次 盾环直到结构达到预定的状态(成为机构、位移超限或达到目标 立移),从而判断是否满足相应的抗震能力要求。 消能器产生减震效果主要体现在消能器的滞回耗能上,消能 器需要产生往复位移或速度起作用,然而,静力弹塑性分析过程 中无法直接体现出消能器的作用,以直接得出消能器附加结构的 阻尼比,为了使静力弹塑性分析方法能够体现出消能器的作用 对于消能器的刚度和阻尼需要进行等代,并布置结构中进行 分析。 消能减震结构中,消能器提供的附加阻尼比是反应消能器减 震效果的主要因素。消能器提供的附加阻尼比可按下式计算:

Sd=I W, /4元W

消能减震结构中消能器在多遇地震、设防地震和罕遇地震作 用时提供的阻尼比皆不会相同。一般而言,在罕遇地震时消能器 所提供的附加阻尼比会比在多遇地震或设防地震时小(当主体结 沟进入弹塑性阶段时,结构的总应变能包含了弹性应变能和非弹 性应变能,结构的总应变能会比多遇地震时的弹性应变能大很 多)。为此,消能器附加给结构的阻尼比应由实际分析计算得到, 而不能采用预估值。 其主要步骤为: 1分别确定消能减震结构的主体结构截面、消能部件的非 线性恢复模型及消能部件等代单元的塑性铰特性等。 2对消能减震结构进行非线性全过程静力分析,得到结构 参考点水平侧移与结构底部总水平剪力的关系曲线。 3根据计算出消能减震结构的位移,计算消能减震结构的 有效阻尼比,包括主体结构弹塑性变形耗能附加的有效阻尼比和

消能器给主体结构附加的阻尼比, 4将多自由度消能减振结构等效为一个等价的单自由度体 系,分别计算等价单自由度体系的能力曲线和反应曲线。 5图解等价单自由度体系的自标位移。 6将此位移转化成多自由度消能减震结构各层的层间位移

相比于主体结构存在一定的变化,为此,计算地震作用效应时应 考虑消能器附加刚度和附加阻尼的影响,并应考虑本规程第 6.3.6条中规定的要求。 6.4.2对于消能器连接板与框架梁连接的情况,当消能器采用 平行法安装时,支撑可能会限制框架梁的竖向变形,但其作用很 小不能起到明显的约束作用,为此,在确定布置消能部件跨的横 梁截面时,不应考虑消能部件在跨中的支承作用;消能器在地震 作用下往复作用时,消能器产生的水平阻尼力会通过连接板传递 到与其相连的框架梁上,导致框架梁除承受竖向荷载作用外,还 要承受消能器在地震作用时消能器附加的水平阻尼力作用。 为了确保消能减震结构在罕遇地震作用下不发生倒,消能 减震结构需要保证在主体结构达到极限承载力前,消能部件不能 产生失稳或节点板破坏;为了保证消能部件的安全,其连接节点 和构件都应进行罕遇地震作用下消能器引起的附加外荷载作用下 的截面验算。

筑抗震设计规范》GB50011保持一致,但文要体现出消能减震 技术提高结构抗震能力的优势,消能减震结构的层间位移角限值 可比不设置消能减震的结构适当减小,从而更容易实现基于性能 抗震设计要求。

6.4.4对于消能减震混凝土结构中的主体结构由于消能部件附 加的阻尼比使得结构的地震反应降低,构件的截面尺寸可能会有 所减小,主体结构的抗震等级是根据设防烈度、结构类型、房屋 高度进行区分,主体结构应采用对应结构体系的计算和构造措施 执行,抗震等级的高低,体现了对结构抗震性能要求的严格程 度。为此,对于消能减震混凝土结构的主体结构抗震等级应根据 其自身的特点,按相应的规范和规程取值,当消能减震结构的减 震效果比较明显时,主体结构的构造措施可适当降低,即当消能 减震的地震影响系数不到非消能减震的50%时,主体结构的构 造措施可降低一度执行

6.4.5消能减震结构中消能部件与结构构件

传递给结构构件较大的阻尼力,为了保证结构构件在消能部件附 加的外力作用下不至于发生破坏,需要在与消能部件连接的部位 进行箍筋加密,并且加密区长度要延伸到连接板以外的位置,为 此,加密区长度从连接板的外侧进行计算。

6.5消能减震结构抗震性能化设计

.5.1~6.5.3消能减震结构的抗震性能化设计,应根据实际需 要确定不同的性能目标和水准,以达到预期的设计要求。

消能部件的连接与构造7.1一般规定7.1.1、7.1.2消能器与主体结构的连接,根据消能器的不同,可采用不同的连接形式(图11)。K形支撑布置时会在框架柱中部交点处给柱带来侧向集中力的不利作用,在地震作用下,可能因受压斜杆屈曲或受拉斜杆屈服,引起较大的侧向变形,使柱发生屈曲甚至造成倒塌,故不宜采用“K”字形布置。支撑斜杆宜采用双轴对称截面。当采用单轴对称截面(双角钢组合T形截面),应采取防止绕对称轴屈曲的构造措施。板件局部失稳影响支撑斜杆的承载力和消能能力,其宽厚比需要加以限制。(a)斜撑型101

板相互垂直方向的预理板承担的内力宜按支撑角度分解轴向力 获取。

7.3支撑和支墩、剪力墙计算

7.3.2支撑的计算长度取值遵循如下原则:计算支撑的轴向刚 度时,计算长度取其净长。计算平面内、外失稳时,计算长度应 取支撑与消能器的长度总和,

7.4.2、7.4.3本条内容同现行国家标准《钢结构设计规范》 GB50017有关条文。

消能器与结构连接的构造要求

7.5.1~7.5.3消能器的附加内力通过预理件、支撑和剪力墙 (支墩)传递给主体结构构件,因此,要求预理件、支撑和剪力 墙(支墩)在消能器极限位移时附加的外力作用下不会出现失 效,其构造措施比一般预埋件要求更高。

8消能部件的施工、验收和维护

8.1.1本规程关于消能减震结构的施工、验收和维护的条文规 定,是针对国内外消能减震技术工程应用中发展较为成熟的消能 部件,结合混凝土结构、钢结构等类型的新建房屋,总结消能减 震结构施工、验收和维护的工程实践经验,吸收日本、美国等国 外相关规范和国内有关施工验收标准的先进技术而编制的 消能减震结构中消能部件是关键部分。由于消能器有多种类 型,构造多样,制作和施工安装方法各有特点。因此,消能部件 及主体结构的施工安装组织设计或施工安装方案编制是组织消能 减震结构施工的重要前期工作,应结合消能部件和主体结构的特 点以及结构施工安装组织设计的基本要求编制。当既有建筑抗震 加固采用消能减震技术时,可参照本规程的有关规定进行 8.1.2结合消能减震结构的特点,根据现行国家标准《建筑工 程施工质量验收统一标准》GB50300的有关规定,将消能部件

虽然消能部件工程主要是钢部件的制作安装施工,但采用消 能减震技术的结构材料类型除钢结构外,还有混凝土结构和木结 构等,而且消能器是一种专门技术部件,具有多种类型和不同的 构造特点,其设计呈多样化,安装工种和工序较多,施工工艺和 施工技术复杂,同时,消能部件文是涉及安全的重要部件。因 此,在消能部件的施工质量管理和竣工验收中,若将其视为几个 分项工程并分别归结到主体结构的相应分项工程验收批中,是难 以适应质量验收要求的。故本规程提出在主体结构分部工程中, 不论上部主体结构为钢结构、混凝土结构还是其他结构,均将消

能部件作为主体结构分部工程的一个子分部工程,以利于施工质 量管理和验收。 消能部件子分部工程,根据结构材料和施工方法可分为:现 浇混凝土结构、装配整体式混凝土结构、钢结构和木结构等建筑 的消能部件子分部工程,以及抗震加固建筑的消能部件子分部 工程。

8.1.3根据施工方法和主要工序,将汇

工作业内容划分为二个阶段

工作业内容划分为二个阶段。

消能部件子分部工程可按不同施工阶段划分相应的分项工 程,其中,消能部件原材料和成品的进场验收,是指进入消能部 件各分项工程实施现场的主要原材料、标准件、成品件或其他特 殊定制成品(如消能器等)的进场及验收。 消能部件中附加钢构件的制作,可划分为钢零件及钢组件的 加工、钢构件组装、组装的焊接连接、紧固件连接、钢构件预拼 装、钢构件防腐涂料涂装等六个分项工程。 消能部件的安装和维护,可划分为消能部件安装、安装和焊 接连接、紧固件连接、消能部件防腐防火涂装等四个分项工程 其中,安装分项工程的内容包括制定安装次序、吊装就位、测量 校正定位及临时固定等工序,涂装分项工程的内容包括安装连接 后普通防腐涂料局部补充涂装、防火涂料涂装等工序。 各阶段的施工作业,应根据具体工程设计情况确定其所含的 分项工程或工序。 检验批次是分项工程施工质量管理和验收的基本单元,可根 据与施工方式一致且便于质量控制的原则划分。消能部件分项工 程的检验批,可按主体结构检验批的划分方法确定,例如可按楼 层或预制柱节高度范围、施工流水段、变形缝或空间刚单元等 划分。

8.1.4消能部件大多为钢材预制部件,消能器虽然不完全

材制作,其外廓或接头多为钢制件,消能部件在主体结构中的安 装精度要求较高,其精度随主体结构的类型和安装顺序的不同而

有所不同。因此,对消能部件的制作尺寸及其他加工质量应严格 要求。在消能部件制作过程中或进场前,应对其进行检查,对发 现的尺寸偏差或其他质量问题应在加工过程中进行修理,不宜在 消能部件到现场安装时才进行质量检查,导致因质量问题而影响 施工工期。

8.2消能部件进场验收

8.2.1消能部件的制作单元一般将现场的安装单元、两个或多 个制作单元在工地地面拼装为扩大的安装单元,因此,制作单元 除根据生产、运输条件确定外,还要尽量便于安装连接,以保证 安装质量。 8.2.2~8.2.4消能器制造常为是一项专门技术,其采用的材料 除钢材、焊接材料和紧固件外,还有油、橡胶及其他黏滞材料和 黏弹性材料,还有摩擦材料、矿质材料、涂料等消能材料,为 比,产品在进场时各类材料应具有质量合格证。进场时还应提供 制作偏差等,这些材料的品种、规格和性能指标应符合现行行业 标准《建筑消能阻尼器》IG/T209及设计文件中的规定

8.2.1消能部件的制作单元一般将现场的安装单元、两个或多 个制作单元在工地地面拼装为扩大的安装单元,因此,制作单元 除根据生产、运输条件确定外,还要尽量便于安装连接,以保证 安装质量。

除钢材、焊接材料和紫固件外,还有油、橡胶及其他黏滞材料和 黏弹性材料,还有摩擦材料、矿质材料、涂料等消能材料,为 比,产品在进场时各类材料应具有质量合格证。进场时还应提供 制作偏差等,这些材料的品种、规格和性能指标应符合现行行业 标准《建筑消能阻尼器》JG/T209及设计文件中的规定。

8.3.1该条既考虑了已有不同类型及构造特点的消能器安装施 工,也有利于新型消能器及相关部件的研制、开发和推产应用。 消能减震结构施工安装前,应确定结构的各类普通构件和消能部 件的总体及局部施工安装顺序,这对施工安装质量有重要影响, 应遵循本条规定的要求,以确保施工安装质量。 8.3.3消能减震钢结构的安装顺序,是根据一般钢结构的安装 顺序,并结合消能部件的特点,按现行行业标准《高层民用建筑 钢结构技术规程》JGJ99的规定综合制定的。采用本条的安装 顺序,便于构件的安装进度和测量校正。 消能减震钢结构的安装顺序可采用以下顺序进行:

8.3.1该条既考虑了已有不同类型及构造特点的消能器安装施 工,也有利于新型消能器及相关部件的研制、开发和推产应用。 消能减震结构施工安装前,应确定结构的各类普通构件和消能部 件的总体及局部施工安装顺序,这对施工安装质量有重要影响: 应遵循本条规定的要求,以确保施工安装质量。

8.3.1该条既考虑了已有不同类型及构造特点的消能器安装施

8.3.3消能减震钢结构的安装顺序,是根据一般钢结构的安装 顺序,并结合消能部件的特点,按现行行业标准《高层民用建筑 钢结构技术规程》JGJ99的规定综合制定的。采用本条的安装 顺序,便于构件的安装进度和测量校正。 消能减震钢结构的安装顺序可采用以下顺序进行: 1在每层柱所在的高度范围内,应先安装平面内的中部柱,

再沿本层柱高从下向上分别进行消能部件、楼层梁吊装连接;然 后从中部向四周按上述次序,逐步安装其余柱、消能部件、梁及 其他构件,最后安装本层柱高范围内的各层楼梯,并铺设各层楼 面板。 2消能减震钢结构一个施工流水段的柱高度范围的全部消 能部件和结构构件安装莲接完毕,并验收合格后,方可进行该流 水段的上一层柱范围或下一流水段的安装。 3进行钢构件的涂装和内外墙板施工。 8.3.4消能减震的现浇混凝土结构施工中,消能部件和主体结 构构件的总体安装顺序,应根据结构特点、施工条件等确定,本 规程在编制过程中,研究并总结出两种安装方法:消能部件平行 安装法和后装法。 消能部件平行安装法便于消能器的吊装进位和测量校正,各 层消能部件和混凝土构件一次施工安装齐备,避免后期补装,缺 点是每层施工工种多,存在交叉影响。 消能部件后装法,优点是混凝土构件施工快,不受消能部件 安装影响。但混凝土构件浇筑完成后,重量较重或尺寸较长的消 能部件吊装会受到楼板、水暖管网、外脚手架、施工安全网等的 影响,可能加大安装难度;而且后装法对部件的制作、安装精度 要求高,也可能增加难度;后装法的各层消能部件在混凝土构件 施工完成后再进行,可能会延长施工工期。 消能减震混凝土结构的后装法可先施工一个或多个结构层的 混凝土墙柱和梁板等构件,包括混凝土构件上与消能部件相连的 节点预埋件;然后安装消能部件,并与混凝土构件的预埋件连 接。当设计中不考虑消能部件的抗风作用时,可在各层混凝土柱 墙、梁、板以及节点预埋件全部施工完毕后,再安装消能部件。 8.3.7、8.3.8同一部位的消能部件,当仅有消能器时直接作为 安装单元,当还设有附加支撑,或与结构为销栓铰接、球面铰接 时,各制作单元及接件在现场地面拼装成扩大安装单元后,再 与结构进行安装连接。

安装单元与结构的安装连接,精度要求高,连接施工较压 难。如何进行安装连接,是消能部件安装中的一个普遍问题,例 如黏滞消能器通过专门铰接件与结构连接时要求无间隙连接,经 分析研究,总结了有关方法,制定本条款并独立列出。 对于消能减震的钢结构,在消能部件设置部位,柱的安装单 元宜采用带悬臂梁段的柱,且在柱与消能部件连接处设置柱上连 接件。对于黏滞消能器,其两端与节点连接件为球面铰接、销栓 铰接或螺栓连接,其同一部位消能部件的局部安装顺序为:将地 面拼装后的消能器及附加连接件一起起吊,并将附加连接件在柱 或基础的连接板上初步定位、校正和临时固定,再连接牢固。 对于消能减震的现浇混凝土结构: 1采用消能部件平行安装法时,同一部位各消能部件的安 装,应在其下层混凝土构件浇筑完毕以及其同层周围柱的钢筋, 预理件和模板安装后进行。黏滞消能器安装时,其两端与附加铰 接件在地面拼装连接为扩大安装单元后一起起吊,再将消能器下 方位端的附加连接件在已浇筑梁或基础预理板上定位和临时固定 (莲接件在柱钢筋骨架中留出锚筋),将上方位端在柱的钢筋骨架 上定位和临时固定,两端连接牢固之后,安装上部梁板的钢筋骨 架、模板和浇筑混凝土。 2采用消能部件后装法时,在地面或楼面将消能部件进行 拼装,检查测量拼装后的总尺寸和锚栓孔位置,并与安装部位的 相应空当尺寸、锚栓位置进行对照核查,凡是预拼装尺寸大于安 装位置预留尺寸,或锚栓与栓孔错位大于本规程或现行国家有关 规范的充许偏差,导致不能就位时,安装前应在地面进行修理 对于黏滞消能器,两端与附加铰接件地面拼装后,安装时在已浇 筑的混凝土结构上初步定位、校正、临时固定,最后用焊接或铺 栓连接牢固,

,4施工测量和消能部件的安装

许偏差,根据目前国内建筑施工测量水平,建筑物施工放线的允 许偏差应符合表2规定,表中的允许偏差是根据国家现行标准 《砌体结构工程施工质量验收规范》GB50203和《高层建筑混凝 土结构技术规程》JGJ3的有关规定,对外廓主轴线及标高点相 对于地面或首层的偏差控制,除控制顶部偏差外,增加了每层相 对地面的偏差控制,以避免偏差的积累。

表2建筑物施工放线的允许偏差

续表2允许偏差项目图例a(mm)相邻楼层或柱节±3.0的相对标高高Z处楼面与地4±a面相对标高结构层标高Z30m±5.0点放样偏差30m150m±30.0消能减震结构的施工安装及连接完成后,消能减震结构施工安装的允许偏差应符合表3规定,表3消能减震结构施工安装的允许偏差允许偏差a(mm)项目多高层多高层图例混凝土结构钢结构消能部件底板中心线10.05.0对定位轴线的安装偏移林a消能器的人字形附加支撑10h/1000的平面外垂直度锚栓预留孔中心消能部10.0对定位轴线偏移件锚栓锚栓中心位置2. 0对定位轴线偏移112

LS/T 1817-2018 粮仓远程视频监控系统技术规范续表3允许偏差a(mm)项目多高层多高层例混凝土结构钢结构消能部件底板螺栓孔1. 51.5对底板中心线的偏移!+底层柱的5. 03.0墙柱中心线柱底对定位轴线偏移上部层柱的5. 02. 0林a柱底梁轴线对定位轴线的偏移5. 02. 0≤5.0m8h/1000,每层或且不应大每节柱高>5. 0m10于10.0墙柱垂直度(H/2500)H/1000,+10.0,主体结构全高且不应大且不应大于30.0于50.0基础上柱底安装±5.0±2.0标高偏移每层或每节柱的±10.0±3.0标高偏移结构标用相对标高高对标控制安装高线az+aw)4ta偏移结构顶部标高±30.0+H/1000偏移且不应大用设计标高于+30.0控制安装一H/1000,且不应小于—30.0113

8.5.2消能部件采用铰接连接时,连接间隙会影响消能部件的 消能性能的发挥,为了减小其对结构减震性能的影响,对采用铰 接连接时,消能部件与销栓或球铰等铰接件之间的间隙应做出相 应的规定。

8.6施工安全和施工质量验收

8.6.1消能减震结构的施工是土建、安装等多工种、多单位的 交叉混合施工,应严格遵守国家、行业、企业有关施工安全的技 术标准和规定,并根据消能减震结构的施工安装特点,在编制施 工组织设计文件时应制定安全施工、消防和环保等措施。 8.6.2、8.6.3在消能部件子分部工程的质量验收中,为便于该 子分部工程有关安全及使用功能的见证取样检测和检验的可操作 性GB/T 39180-2020标准下载,本条根据现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范 GB50205,结合消能部件子分部工程的施工安装特点,规定了 具体检测项目。

8.7.1为保证消能部件在地震作用下能正常发挥其预定功能, 确保建筑结构的安全,并为以后工程应用和标准修订积累经验 业主或房产管理部门等应在建筑结构使用过程中进行维护管理, 本条根据美国《新建房屋抗震设计推荐性规范》FEMA368 2000、日本JSSI《被动减震结构设计与施工手册》等文献关于 消能减震结构的规定,经综合整理而制定。 定期检查是由物业管理部门对消能部件本身及其与建筑物连 接的状况进行的正常检查,其目的是力求尽早发现可能的异常以 避免消能部件不能正常使用。 应急检查是指在发生强震、强风、火灾等灾害后立即实施的 检查,目的是检查确认上述灾害对消能部件性能有无影响。

其中,抽样检查是消能部件的检查方法之一。所谓抽样检 查,是指在定期检查或应急检查中,在结构中抽取在役的典型消 能器,对其基本性能进行原位测试或实验室测试,目的是反映消 能器在使用过程中可能发生的性能参数变化,并推定消能器能否 达到设计使用年限等。 8.7.2~8.7.5消能部件正常维护中,定期目测检查的周期主要 根据消能部件中关键部件一消能器的设计使用年限,并参照现 有一般结构构件的维护实践经验确定。一般结构构件实际检查周 期大致为10~15年,约为结构设计使用年限的1/5~1/3。在正 常使用与正常维护下,不同类型消能器的设计使用年限虽然不 同,然而,定期检查的周期以消能器的设计使用年限为基础取其 1/5~1/3,即约为10年,应该属于一个较正常的时间间隔。但 由于建筑使用的特殊性,进行定期检查时会影响建筑使用,为 此,对于金属消能器和屈曲约束支撑等金属材料耗能的消能器 在正常使用情况下可不进行定期检查;黏滞消能器和黏弹性消能 器在正常使用情况下一般10年或二次装修时应进行自测检查 在达到设计使用年限时应进行抽样检查。 消能部件的应急检查,包括应急自测检查和应急抽样检测 与主体结构的应急检查要求是致的,即在地震及其他外部扰动 发生后(如地震、强风、火灾等灾害后),同样应对消能部件实 施应急检查。通过应急检查,确认消能器是否超过极限能力或是 否受到超过预估的损伤,以判断是否需要修理或更换。另外,即 使消能器经检查未遭受到损伤,也要检查其附加支撑、连接件是 否受到的影响。虽然消能部件一般是根据其设计使用年限内的累 积地震损伤要求来设计制造的,但由于国内外消能减震工程应用 买践的时间短,儿乎没有天震下的实测性能数据及震害破坏经 验,因而进行应急检查是必要的

©版权声明
相关文章