14,3 结构消能减震设计14 3.2、由于地震动的不确定性。结构在地震作用下的反应也是不确定的.由于结构计算模型的各种假定和实际情况存在一定差异.依据所规定的地震作用进行结构抗震验算。不论计算理论和工具如何先进。计算如何严格 实际地震发生时与计算结果仍可能存在较大的差异 因此。为使消能减震结构实现,大震不倒.的设防目标.需保证罕遇地震作用下消能器不致失效破坏.为此。要求消能器的极限位移应比罕遇地震作用时消能器的计算最大位移值更大以留有必要的余量、14 3 3,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 字型撑 人.字型等 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,筒式流体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 金属消能器适合采用。人.字型支撑或用于耗能剪力墙中,抗震结构体系要求受力明确.传力途径合理、连续.结构体系合理的抗震结构能使结构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，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。消能器的布置宜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 对于规则结构。平面上可在两个主轴方向上分别采用对称布置,对于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。14 3。4.不同的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,但对不规则.重要和较高的高层建筑要求采用时程分析法作为补充计算方法、14，3 5.消能器在结构中主要是以提供附加阻尼为主.即使消能器的附加刚度会导致结构的周期变短、但地震影响系数α值还是减小的 主体结构的楼层剪力一般情况下会减小,消能减震结构楼层最小地震剪力系数的减小 主要是由于消能减震结构总阻尼比的增加而减小了结构地震反应,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。14,3、6，位移相关型消能器恢复力模型大致有两类.一种是用复杂的数学公式予以描述的曲线型 另一种是分段线性化的折线型，曲线型恢复力模型中的刚度是连续变化的、与工程实际较为接近。但在刚度的确定及计算方法上较为复杂。在实际工程计算中并不常用、对于软钢消能器和屈曲约束支撑可采用双线性模型。三线性模型或Wen模型,摩擦消能器，铅消能器可采用理想弹塑性模型.速度相关型消能器宜采用Maxwell模型或Kelvin模型。其他类型消能器模型可根据组成消能器的元件是采用串联还是并联具体确定，消能器的设计参数应由厂家提供的型检报告来确定，型检报告中应包含消能器的骨架曲线。滞回曲线、初始刚度,屈服承载力 屈服位移,极限承载力。极限位移 疲劳性能力学参数等，并在设计图纸上明确.以保证采用的消能器产品型号与设计相符,14。3。8 对消能减震结构进行非线性时程分析时 消能器的等效刚度和非线性属性共同影响结构的刚度矩阵和阻尼耗能，而目前常用的消能减震结构设计的方法是,通过计算消能部件附加等效刚度和附加阻尼比。建立消能部件的等效线性模型。进行设防地震下的振型分解反应谱分析。最后根据结构内力对主体结构及消能子结构进行配筋计算、因此结构等效阻尼比的迭代修正方法是基于楼层剪力进行的 且基于楼层剪力误差数值上最小的楼层进行修正可以很好的符合规范的包络精神.14.3、9，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.依次循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位移,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性能上,消能器需要产生往复位移或速度而起作用.为此，静力弹塑性分析方法分析过程中无法直接体现出消能器的作用。也不能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，对消能器的刚度和阻尼参数进行等代.并布置在结构中进行分析,14，3 13 消能减震结构非线性时程分析时,消能器的线性等效刚度和非线性属性共同影响结构的刚度矩阵和阻尼耗能,如果等效刚度的取值不合理，可能导致分析结果的不准确,故应重视消能器等效刚度取值的合理性.为了真实地反映消能减震结构的变形及受力状态.非线性时程分析时.应取消能器最大阻尼力及对应的相对位移计算等效刚度,在不改变消能器非线性属性的前提下，对消能器的线性等效刚度进行时程波下迭代，以迭代收敛后的消能器等效刚度为准 消能器附加给结构的等效阻尼比采用能量比法进行计算,其物理意义明确.充分考虑了等效阻尼比的时变特性 且计算简单，但能量比法计算的到的附加阻尼比可能偏大或偏小、故还需进行迭代修正.才能更好的符合规范的包络精神、14。3.15，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塌，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 子结构梁、柱和梁柱节点在罕遇地震作用下 构件内力值与消能器极限阻尼力附加作用的组合,应小于构件极限承载力、子结构的梁 柱、梁柱节点的极限承载力应满足下式、V。D.V s。VG V、u,M，D。M，s.MG。M,u。式中，V。D M。D分别为消能器极限阻尼力与罕遇地震作用下消能器产生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。V、s。M.s分别为梁。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，14.3,16,子结构的梁，柱,梁柱节点的极限承载力验算需要依赖结构在罕遇地震下的弹塑性分析、此分析工作量很大。且不同的分析程序 材料采用不同的本构关系.不同的塑性铰假定等等对于分析结果很难有一个较合理的判断。为了避免子结构的梁、柱。梁柱节点的极限抗剪承载力验算工作量过大，避免弹塑性分析诸多的不确定因素。提出子结构弹性分析方法，以弹性分析的结果来验算子结构的梁、柱 梁柱节点的极限抗剪承载力 14、3、19.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。主体结构的抗震构造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。抗震构造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构造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，即当满足设计要求的消能减震结构的楼层剪力小于满足设计要求非消能减震结构楼层剪力的50、时。消能减震的主体结构的构造措施可降低1度执行,14,3 20.消能减震结构中消能部件与结构构件进行连接，并且会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构造加强,