14.3.结构消能减震设计14，3.1，消能减震设计时,应根据设防地震下的预期减震要求及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。梁或节点板等支承构件组成。消能器可采用速度相关型。位移相关型或其他类型,14，3,2,高层建筑结构采用消能减震设计时应符合下列各项要求.1，消能器应具备良好的变形能力和消耗地震能量的能力 消能器的极限位移应大于消能器设计位移的120。速度相关型消能器极限速度应大于消能器设计速度的120，同时应具有良好的耐久性和环境适应性，2，一般情况下。应至少在建筑消能减震结构的各个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向消能部件和抗侧力构件承担.有斜交抗侧力构件的结构 当相交角度大于15。时。应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。14、3，3,消能部件的布置应满足下列各项要求.1，消能部件的布置宜使结构在两个主轴方向的动力特性相近，2，消能部件的竖向布置宜使结构沿高度方向刚度均匀，3 消能部件宜布置在层间相对位移或相对速度较大的楼层、同时可采用合理形式增加消能器两端的相对变形或相对速度的技术措施，提高消能器的减震效率 4、消能部件的布置不宜使结构出现薄弱构件或薄弱层 14。3，4 消能减震结构的地震作用效应计算应满足本规程第4。3，5条要求.并应满足下列要求.1 当消能减震结构的主体结构处于弹性工作状态,且消能器处于线性工作状态时,可采用振型分解反应谱法.弹性时程分析法。2,当消能减震结构的主体结构处于弹性工作状态。且消能器处于非线性工作状态时.可将消能器进行等效线性化 采用附加等效阻尼比和等效刚度的振型分解反应谱法。弹性时程分析法，也可直接采用弹塑性时程分析法。3。当消能减震主体结构进入弹塑性状态时，应采用静力或动力弹塑性分析方法、注,在弹性时程分析和弹塑性时程分析中，消能减震结构的恢复力模型应包括结构恢复力模型和消能部件的恢复力模型,4、采用消能减震结构弹塑性时程法分析时、根据主体结构构件弹塑性参数和消能部件的参数确定消能减震结构非线性分析模型,5，采用静力弹塑性分析方法分析应满足下列要求。1、消能部件中消能器和支撑可采用串联模型，将消能器的刚度和支撑的刚度进行等效.在计算中消能部件采用等刚度的连接杆代替，2,结构目标位移的确定应根据结构的不同性能来选择.宜采用结构总体高度的1.5.作为顶点位移的界限值 3.消能减震结构的阻尼比由主体结构阻尼比和消能器附加给结构的等效阻尼比组成、主体结构阻尼比应取结构弹塑性状态时的阻尼比 14，3 5 消能减震结构的楼层剪力系数可根据附加阻尼比的大小进行适当调整,14，3。6、消能器的恢复力模型参数应经试验验证 14，3,7、采用振型分解反应谱法分析时，可采用下述步骤计算结构等效阻尼比和消能器的参数，1，假定各个消能器的设计参数。如，Keff。j、Cj 和消能减震结构的等效阻尼比ζ.2，将消能减震结构的总阻尼比和各个消能器的设计参数代入分析模型中、采用振型分解反应谱法进行结构分析，3。经结构分析可得第i楼层的水平剪力Fi.水平地震作用标准值的位移ui及第j个消能器的阻尼力Fdj及相对位移.udj。4,消能器附加给结构的等效阻尼比ζa。可按本规程第14、3.12条进行计算.5.重新修正各个消能器的设计参数.Keff，j。Cj，并利用下式计算结构总阻尼比ζ ζ，ζ1，ζa。14.3、7.式中、ζ1,主体阻尼比,ζa、消能器附加给结构的等效阻尼比。6,将步骤5计算得到的结构总阻尼比和各个消能器的参数作为初始假设值。重复步骤2至步骤5,反复迭代、直至步骤2使用的结构总阻尼比与步骤5计算得到的结构总阻尼比接近。14，3.8.采用非线性时程分析时、可按下述步骤计算结构的总阻尼比和消能器的参数.1、假定各个消能器的设计参数,如、Keff.j、Cj.采用非线性时程分析法进行结构分析。2 经结构分析可得第i楼层的水平剪力最大值Fi 第j个消能器的最大阻尼力Fdjmax及最大阻尼力对应的相对位移 udj,3,消能器附加给结构的等效刚度，Keff，j，可按本规程式。14 3,13、1.进行计算.消能器附加给结构的等效阻尼比ζa.可按本规程式，14、3。13.2，进行计算、结构总阻尼比ζ，可按本规程式,14、3、7.计算，4.将计算得到的结构总阻尼比及步骤3计算得到的消能器附加等效刚度代入计算模型中，进行时程分析.经结构分析可得第i楼层的水平剪力最大值F i,5,将步骤4计算得到的楼层水平剪力及步骤2得到的楼层水平剪力，按下式进行第i楼层水平剪力误差计算,确定第i楼层水平剪力误差数值上最大的楼层i,即当、i为负值时。取max,i对应的楼层i、当、i为正值时。取min i对应的楼层i.6.基于步骤5确定的第i楼层水平剪力最大值进行结构总阻尼比迭代修正、可按下式进行计算。7 重复步骤4与步骤6,反复迭代.直至步骤4使用的结构总阻尼比计算得到的第i楼层的水平剪力最大值F,i大于或等于步骤2得到的第i楼层的水平剪力最大值Fi，8。计算出时程波下消能器的等效刚度和等效阻尼比后。以最小等效阻尼比的时程波的分析结果作为消能器附加到结构中的等效刚度和等效阻尼比，14.3、9。采用静力弹塑性分析方法时，计算模型中消能器宜采用合理的恢复力模型，并由实际分析计算获得消能器的附加阻尼比,不可采用预估值、位移相关型消能器可采用等刚度的杆单元代替,并依据消能器的力学特性于该杆单元上设置塑性铰、以模拟位移相关型消能器的力学特性,14 3、10,消能减震结构在设防地震和罕遇地震下的总阻尼比应分别计算，消能器附加给结构的等效阻尼比超过25.时、按25，计算,14、3、11，消能部件的设计参数，应符合下列规定.1,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，消能部件的恢复力模型参数符合下列要求，式中.upy、消能部件在水平方向的屈服位移或起滑位移，usy，设置消能部件的主体结构层间屈服位移 2 黏弹性消能器的黏弹性材料总厚度应满足下列要求 tv.udmax。γ，14 3.11、2 式中。tv。黏弹性消能器的黏弹性材料的总厚度.udmax.沿消能器方向消能器最大可能的位移,γ,黏弹性材料允许的最大剪切应变.3.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.支承构件沿消能器消能方向的刚度应满足下式。Kb，6πCD.T1 14,3。11,3，式中,Kb、支撑构件沿消能器方向的刚度。CD。消能器的线性阻尼系数。T1.消能减震结构的基本自振周期,14 3。12、采用振型分解反应谱法分析时。消能部件附加给结构的等效阻尼比和等效刚度。可按下列方法确定.1.位移相关型消能部件和非线性速度相关型消能部件给结构附加的等效刚度应采用修正后的等效刚度确定,2、消能部件附加给结构的等效阻尼比可按下式估算。式中。ζa 消能器附加给结构的等效阻尼比.Wcj 第j个消能器在结构预期层间位移。uj下往复循环一周所消耗的能量、表示安装在结构上的所有消能器消耗的能量之和,Ws,设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能 注。当消能部件在结构上分布较均匀，且附加给结构的等效阻尼比小于20，时 消能部件附加给结构的等效阻尼比也可采用强行解耦方法确定，3 不计及扭转影响时，消能减震结构在水平地震作用下的总应变能，可按下式估算.式中 Fi、质点i的水平地震作用标准值 一般取相应于第一振型的水平地震作用即可,ui,质点i对应于水平地震作用标准值的位移，4,速度线性相关型消能器在水平地震下所消耗的能量 可按下式估算、式中。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，uj、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等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，5.对于非线性黏滞消能器在水平地震作用下往复循环一周所消耗的能量.可按下式估算、Wcj λFdjmax。uj。14。3，12.4.式中。λ。阻尼指数的函数。如表14 3。12 Fdjmax,第j个消能器在相应水平地震作用下的最大阻尼力 6。位移相关型和速度非线性相关型消能器在水平地震作用下往复循环一周所消耗的能量。可按下式估算 Wcj,Aj、14。3 12、5.式中 Aj，第j个消能器的恢复力滞回环在相对水平位移,uj时的面积.消能器的等效刚度可取消能器的恢复力滞回环在相对水平位移。uj时的割线刚度.14.3 13、采用时程分析时 消能部件附加给结构的等效阻尼比和等效刚度,可按下列方法确定.1、位移相关型消能部件和非线性速度相关型消能部件给结构附加的等效刚度宜采用迭代修正后的等效刚度确定、2.非线性黏滞消能器给结构附加的等效刚度采用迭代计算方法确定、可按下式估算.式中、Fdjmax.时程分析过程中消能器j最大阻尼力,udj.消能器j最大阻尼力对应的相对位移、将上式计算得到等效刚度作为时程分析中非线性黏滞消能器的初始刚度 再进行时程分析。重复步骤2、反复迭代，直至使用的消能器等效刚度与上式计算得到的等效刚度接近、3，消能器附加给结构的等效阻尼比可按下式估算，式中、ζ1，结构阻尼比 Ed.消能器耗能.Ec。结构模态阻尼耗能 14.3 14,除消能子结构以外的主体结构的截面抗震验算应符合下列规定、1、主体结构的截面抗震验算,应按本规程有关章节的规定执行，2,振型分解反应谱法计算地震作用效应时,附加阻尼比宜按设防地震作用下消能器的附加阻尼比取值，14.3.15。消能子结构的截面抗震验算宜符合下列规定。1,消能子结构中梁.柱，墙.构件宜按重要构件设计,在罕遇地震作用和其他荷载作用下的效应组合。应小于构件极限承载力标准值.2 消能子结构中的梁、柱和墙截面设计应考虑消能器在极限位移或极限速度下的阻尼力作用效应、3 消能部件采用高强螺栓或焊接连接时,消能子结构节点部位组合弯矩设计值应考虑消能部件端部的附加弯矩，4,消能子结构的节点和构件应进行消能器极限位移和极限速度下的消能器引起的阻尼力作用下的截面验算，5,当消能器的轴心与结构构件的轴线有偏差时 结构构件应考虑附加弯矩或因偏心而引起的平面外弯曲的影响,14，3、16。消能子结构的截面抗震验算可采用弹性设计方法、子结构的梁.柱 梁柱节点的极限承载力应满足本规程式，14，3，16 1。和。14、3。16,2,VD、ρVZ VG.V u.14,3，16.1,MD。ρMZ、MG.M.u，14.3 16，2.式中,VD.MD,分别为消能器极限阻尼力与设防烈度地震作用下消能器的阻尼力的差值对梁，柱 梁柱节点产生的附加剪力和附加弯矩.非阻尼力差值。VZ.MZ、分别为设防烈度地震作用下梁.柱.梁柱节点剪力值和弯矩值.已包含阻尼力对结构的附加剪力和附加弯矩,VG、MG 分别为重力荷载作用下的梁。柱，梁柱节点剪力值和弯矩值，V.u,M.u。分别为梁。柱.梁柱节点的极限抗剪承载力和极限抗弯承载力.ρ，放大系数,罕遇地震与设防烈度地震amax的比值 14、3,17。消能减震结构的抗震变形验算应符合下列要求。1、消能减震结构层间弹性位移角限值应符合本规程第3。7,3条的规定.2,消能减震结构层间弹塑性位移角限值不应大于本规程第3。9 6条的规定 14、3 18。消能器与结构的连接与构造、应符合下列规定,1.消能器与主体结构的连接一般分为。支撑型,墙型.柱型，门架式和腋撑型等,设计时应根据各工程具体情况和消能器的类型合理选择连接型式,2，当消能器采用支撑型连接时，可采用单斜支撑布置 V 字型和人字型等布置。不宜采用，K、字型布置.支撑宜采用双轴对称截面.宽度比或径厚比应满足现行行业标准，高层民用建筑钢结构技术规程、JGJ、99的要求，3，消能器与支撑、节点板、预埋件的连接可采用高强螺栓连接.焊接或铰接，高强螺栓及焊接的计算。构造要求应按现行国家标准,钢结构设计标准.GB.50017执行，4.预埋件 支撑和支墩.剪力墙.及节点板应具有足够的刚度,强度和稳定性,5 与消能器或消能部件相连的预埋件，支撑和支墩，剪力墙,及节点板的作用力应按以下要求取值,1 位移相关型消能器，消能器在设计位移下对应阻尼力的1。2倍。2，速度相关型消能器、消能器在设计速度下对应阻尼力的1.2倍。14，3。19。除消能子结构外的主体结构的构造措施应符合下列要求，1。除消能子结构外的主体结构的抗震构造等级应按本规程第3.10节的规定采用 2.当消能减震结构的抗震性能明显提高时.除消能子结构外的主体结构的抗震构造措施要求可适当降低,降低程度可根据消能减震主体结构地震剪力与不设置消能减震结构的地震剪力之比确定。最大降低程度应控制在1度以内 14.3 20 消能子结构的抗震构造措施应符合下列要求，1 消能子结构结构的抗震构造措施要求应按本地区抗震设防烈度要求确定.2 消能子结构为混凝土或型钢混凝土构件时、构件的箍筋加密区长度，箍筋最大间距和箍筋最小直径.应满足本规程有关章节的要求,消能部件子结构为剪力墙时。其端部宜设暗柱、其箍筋加密区长度。箍筋最大间距和箍筋最小直径.应不低于本规程框架柱的要求。注，箍筋加密区长度宜从连接板外侧计算，3,消能部件为钢结构构件时，钢梁.钢柱节点的构造措施应按现行国家标准。钢结构设计标准,GB,50017和现行行业标准，高层民用建筑钢结构技术规程，JGJ。99中心支撑的要求确定