消能减震结构体系及设计方法
浅谈BRB消能减震结构体系设计方法及应用
摘要:屈曲约束支撑构件(Buckling Restrained Brace———简称BRB)以其良好的整体稳定性及滞回耗能性能优越，被广泛的应用于消能减震结构及既有建筑结构的抗震加固中。
本文在总结消能减震建筑设计理论及方法的基础上，通过对某工程进行消能减震加固设计，对加固后结构选取合理性能目标，具体阐述了应用PKPM 系列软件采用理论简化设计方法进行消能减震设计的步骤，并采用ETABS 2013对加固后消能减震结构体系进行快速非线性分析（Fast Nonlinear Analysis Method———简称FNA 法），验证理论简化设计方法的合理性，为从事屈曲约束支撑消能减震结构设计工程人员提供一定的参考资料。
关键词:屈曲约束支撑等效线性化假定FNA 消能减震结构1概述屈曲约束支撑（Buckling Restrained Brace———简称BRB）主要由内芯耗能单元，外围约束单元与两者之间的缝隙或无粘结材料组成。
内芯单元为钢芯，截面形式多为“一”形、“十”形、“H”形等多种形式[1]；外围约束单元多为纯钢构件或钢管混凝土构件；无粘结材料有硅胶板，橡胶板等多种材料。
屈曲约束支撑体系主要由内芯单元承受轴力，外围约束单元为内芯单元提供侧向刚度，防止内芯单元在轴向压力作用下发生屈曲，在轴向拉伸、压缩受力状态下，屈曲约束支撑比普通钢支撑能够表现出更加饱满的滞回曲线，体现优良的滞回耗能性能，因此被广泛的应用于实际工程项目中。
基于以上BRB 拥有的良好的整体稳定性及滞回耗能性能优越，越来越多结构设计人员采用BRB 构件作为主要消能减震构件对结构进行性能化设计，将结构抗震设计方法由传统抗震结构设计方法转变为消能减震结构设计方法。
鉴于现阶段大多设计公司及设计院采用的结构设计软件为PKPM 系列软件，该软件由于不能模拟BRB 构件非线性性能，即其实际本构模型，故对BRB 提供的附加阻尼比不能准确计算，所以不能直接应用该软件对BRB 消能减震结构进行设计。
消能减震结构设计方法的比较研究
消能减震结构设计方法的背ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和 意义
消能减震结构设计是一种通过减弱地震能量对结构的冲击，提高结构安全性 的设计方法。在地震发生时，消能减震结构可以通过吸收和分散地震能量，降低 结构的地震响应，从而减少结构损坏的风险。这种设计方法对于保障人民生命财 产安全和社会稳定具有重要意义。
消能减震结构设计方法的比较分 析
目前，消能减震结构设计方法主要有以下几种：粘弹性阻尼结构、混合结构、 智能结构等。下面将对这几种方法进行比较分析。
1、粘弹性阻尼结构
粘弹性阻尼结构是一种通过在结构表面设置粘弹性阻尼材料来吸收地震能量 的方法。这种方法的优点包括：可以有效降低结构的地震响应，提高结构的安全 性；施工简单，成本较低。然而，该方法也存在一些缺点：粘弹性阻尼材料的性 能会受到环境因素的影响，如温度、湿度等；这种方法对于高温、高压等极端环 境下的应用效果还有待验证。
消能减震优化设计是一种有效的抗震设计方法，通过在结构中设置消能装置， 降低地震对结构的破坏作用。下面介绍消能减震优化设计的方法和原理：
1、选择合适的消能装置：根据地震作用的大小和结构的特性，选择合适的 消能装置，如阻尼器、隔震器等。
2、优化消能装置参数：根据结构的特性，对消能装置的参数进行优化，以 最大限度地降低地震对结构的破坏作用。
当前设计中存在的问题和未来研 究的方向
当前消能减震结构设计已取得了一定的进展，但仍存在一些问题，如：对于 特定地区、特定建筑类型的地震作用下的性能研究不够深入；对于新型消能减震 材料的性能和耐久性研究不足；设计和实施成本较高，需要进一步降低成本等。
未来研究的方向包括：进一步深入研究特定地区、特定建筑类型的地震作用 下的性能，提高消能减震结构的适应性；加强新型消能减震材料的研发和应用， 提高材料的性能和耐久性；优化设计和实施方案，降低成本，提高结构的经济性； 加强智能结构的研究和应用，提高结构的自适应性和安全性等。
土木工程中的消能减震结构设计研究
土木工程中的消能减震结构设计研究在土木工程领域，保障建筑物在地震等自然灾害中的安全性至关重要。
消能减震结构设计作为一种有效的抗震手段，近年来受到了广泛的关注和研究。
本文将对土木工程中的消能减震结构设计进行深入探讨。
一、消能减震结构的基本原理消能减震结构的核心原理是通过在结构中设置专门的消能部件，如阻尼器，来消耗地震输入结构的能量，从而减轻主体结构的地震响应。
当建筑物受到地震作用时，消能部件能够产生较大的阻尼力，迅速将地震能量转化为热能等其他形式的能量耗散掉，降低结构的振动幅度和变形，保护主体结构的完整性和稳定性。
常见的消能器包括粘滞阻尼器、金属阻尼器、摩擦阻尼器等。
粘滞阻尼器利用液体的粘性阻力来消耗能量；金属阻尼器则依靠金属材料的塑性变形来实现耗能；摩擦阻尼器通过接触面的摩擦力来消耗能量。
二、消能减震结构设计的关键要素1、消能器的选型与布置消能器的类型和性能应根据建筑物的结构特点、地震烈度、使用功能等因素进行选择。
在布置消能器时，需要考虑结构的受力特点和变形模式，使消能器能够在地震作用下充分发挥作用。
一般来说，消能器应布置在结构的变形较大、受力复杂的部位，如框架结构的梁柱节点、剪力墙结构的连梁等。
2、结构分析与计算进行消能减震结构设计时，需要采用合适的分析方法和计算软件，准确模拟消能器的力学性能和结构的地震响应。
常用的分析方法包括时程分析法、振型分解反应谱法等。
时程分析法能够较为真实地反映结构在地震作用下的动态响应，但计算量较大；振型分解反应谱法则相对简单，但对于复杂结构和消能器的模拟可能不够精确。
3、连接构造设计消能器与主体结构之间的连接构造至关重要，它直接影响消能器的工作性能和结构的安全性。
连接构造应具有足够的强度、刚度和耐久性，能够可靠地传递消能器产生的力和变形。
同时，还应考虑连接构造的施工可行性和维护便利性。
三、消能减震结构设计的流程1、确定设计目标根据建筑物的重要性、使用功能和所处地区的地震危险性，确定消能减震结构的设计目标，如降低结构的地震响应、保证人员生命安全、减少经济损失等。
建筑消能减震设计技术及工程实例讲解(PPT,40页)
阻尼力（kＮ）
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-0.5 0
20
40
60
80
100
-1
-1.5
-2
-2.5
时间（s）
12
8
无阻尼器４层
有阻尼器４层
9
6
无阻尼器４层
有阻尼器４层
幅值
幅值
6
4
3
2
0
0
0
3
6
9
12
15
0
3
6
9
12
15
频率(Hz)
频率(Hz)
振动台试验传递函数曲线特征： 12
无阻尼器３层
8 有阻尼器３层
1.5
1
0.5
0 0
-0.5
-1
-1.5
20
40
60
80
时 间 （ s）
上海人工波峰值为50gal 时四层加速度响应比较（控制效果62.1%）
加速度（g）
0.25 0.2
0.15 0.1
0.05 0
-0.05 0 -0.1
-0.15 -0.2
无阻尼器
有阻尼器
20
40
60
80
100
时间（s）
上海人工波峰值为 50gal 时四层位移响应比较（控制效果 78.3%）
1. 确定需要阻尼比ζr
max / T / 0.05 (r 0.05)
Δmax为无控原结构在中震工况下所得的层间位移峰值； ΔT为减震结构的层间位移目标值； ζr 为结构减震所需要的附加阻尼比； 0.05为《2010抗规》中5%阻尼比的地震影响系数；
隔震与消能减震设计简介
三.消能减震结构
在结构中的某些部位设置消能装置，通过消能装置耗 散或吸收地震能量，从而减小主体结构地震反应。
铅芯隔震橡胶支座 铅芯隔震橡胶支座由新西兰的
ROBINSON及其公司最早研制开发，以后 在中国、日本、美国、意大利等国家都得 到了较大的发展与应用。
铅芯橡胶支座构造如图所示。因为铅芯橡胶支座不但具有较理想的竖 向刚度，而且本身具有消耗地震能量的能力，故铅芯橡胶支座在结构使用 中受到广泛欢迎。
下图分别是世界上第一栋采用铅芯橡胶支座隔震的建筑(The William Clayton Building, New Zealand)和世界上使用铅芯橡胶支 座中基底面积最大的建筑(日本)。
地震观测 位置 东西
6层
103
1层
106
基础
300
方向 南北
75 57 263
上下 377 193 213
隔震橡胶支座包括天然夹层橡胶夹层隔震橡胶支座 天然夹层橡胶支座构造如图所示。天
然夹层橡胶支座具有较大的竖向刚度，承 受建筑物的重量时竖向变形小，而水平刚 度较小，且线性性能好。由于天然夹层橡 胶支座的阻尼很小，不具备足够的耗能能 力，所以在结构使用中一般同其它阻尼器 或耗能设备联合使用。
柔性层隔震结构(Flexible first-story building)
柔性层结构隔震概念由Martel在1929年提出，由Green(1935年)和 Jacobasen(1938年)进一步加以研究与完善；下图是真岛健三郎于1934年的 柔性层结构。地震时，柔性层进入塑性，结构的刚度变小，结构的基本周 期延长，从而导致上部结构所受的地震作用减小。
消能减震结构体系及设计方法
消能减震结构体系 及设计方法
消能减震,耗能减震,制震
薛彦涛
中国建筑科学研究院
13501034240
消能减震结构
一、什么是消能减震结构
一、什么是消能减震结构 二、消能器有哪几种 三、消能减震适用什么样的结构 四、消能减震的试验研究 五、消能器与结构如何连接结构 六、消能减震结构如何设计 七、工程介绍
阻尼是靠结构局部损坏产生 的，例如梁、柱的塑性铰。
多遇地震下 多遇地震下： 地震下： 结构处于弹性状态，结构阻尼由组成 的材料决定。 如：钢筋混凝土结构5% 钢结构 2%
1
大震下结构几种塑性铰形式
地震中出现构件损伤
强柱弱梁型
强梁弱柱型
偏心支撑
不同阻尼下的反应谱
框架，框架剪力墙，消能减震框架 在ELCENTRO波输入的反应
。
年的九二一集集大地震，造成許多 人员伤亡，让人印象深刻。台湾地处板块交 界处，每年约有8000多次的地震发生，强度 不一。 当地震來临时高楼大厦搖晃严重，纵使 大樓没有破坏发生，也难以确保居住的安全 性。目前建筑用来抵抗地震的方法，除了建 物结构体外，就是加装隔震、制震装置。
1999
台湾许多建筑已经采用消能减震技术，在经 历过无数大小地震的震撼教育后，台湾民众及建 造商对建筑物有了防震的概念。选择信誉卓越及 优良技术的制震技术，來降低地震的损害，确保 生命财产安全，以及维持建筑物的功能。 因应四川震灾，全台在预售豪宅推销宣传 中，又重新标榜各种超规格制震住宅，
优点 ：
屈曲约束支撑的优点
利用各种类型消能器的组合成一个高 效的消能系统
３．支撑构件好比结构体系中可更换的保险丝， 既可保护其他构件免遭破坏，并且大震后， 可以方便地更换损坏的支撑。 ４．由于屈曲约束支撑具有很高的变形能力，因 此框架支撑结构具有较强的抗倒塌能力，在 抗震加固中，屈曲约束支撑比传统的支撑系 统更有优越性。
消能减震设计讲解
不考虑扭转影响时，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 / 2FiUi
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。
速度相关型消能器在水平地震作用下所消耗 的能量Wc，可按下式估算：
消能减震结构中的消能部件应沿 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。
消能减震结构计算要点
（1）消能减震结构一般应采用非线性静力分 析法或非线性时程分析法计算。当主体结构 基本处于弹性工作阶段时，可采用线性分析 方法作近似估算，并根据结构的变形特征和 高度等，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《规范》的规定计 算。
粘滞阻尼器
一般Kd=0，Cd= C0 ，阻尼力仅与速度有关， 可表示为：
Fd Cd
C0为粘滞阻尼器的阻尼系数，可由阻尼器的 产品型号或由试验确定。
粘弹性阻尼器
刚度Kd和阻尼系数Cd一般由下式确定：
AG( ) Kd
( )AG( )
Cd
η(ω)和 G(ω)分别是粘弹性材料的损失因子
和剪切模量，一般与频率和速度有关，由粘弹 性材料特性实验曲线确定，A和δ 分别是粘弹 性材料层的受剪面积和厚度，ω是结构振动的 频率，对于多自由度结构， ω可取结构弹性
振动的基本固有频率。
（2）滞变型消能器的恢复力模型
软钢类消能器具有类似的 滞回性能，仅其特征参数不同。 通常可采用图(a)所示的折线 形模型来描述。摩擦消能器和 铅消能器的滞回曲线近似为 “矩形”，基本不受荷载大小、 频率、循环次数等影响，故可 采用图（b）所示的刚塑性恢 复力模型。
浅述建筑结构减震与消能减震设计
浅述建筑结构减震与消能减震设计建筑结构减震与消能减震设计是目前建筑工程设计领域中重要的技术方向，对于提高建筑结构的抗震能力和保护人员生命财产安全具有至关重要的作用。
本文将从基本概念、设计思路、主要方法和应用案例等方面进行阐述。
一、基本概念建筑结构减震是指通过一系列的减震措施，降低地震对建筑结构的影响，进而保护建筑结构的完整性和稳定性。
而消能减震是指在地震发生时，通过消除地震能量的传递和吸收，使建筑结构免受破坏。
二、设计思路建筑结构减震与消能减震设计的核心思路是通过改变建筑结构的刚度和能量耗散机制，将地震能量转化为非结构能量，减小地震对建筑结构的作用力。
常见的设计思路包括增加耗能装置、减小刚度、提高阻尼等。
三、主要方法1.增加耗能装置：通过在建筑结构中增加耗能装置，如高阻尼橡胶支座、摩擦阻尼器等，将地震能量转化为热能和摩擦能，从而减小建筑结构的震动响应。
2.减小刚度：通过采用灵活的结构系统，如钢结构、框架结构等，减小建筑结构的刚度，从而降低地震作用力。
3.提高阻尼：通过在建筑结构中增加阻尼装置，如粘滞阻尼器、液体阻尼器等，提高结构的阻尼比，减小地震能量的传递效应。
四、应用案例1.台北101大楼：台北101大楼是世界上首座采用金属球阻尼器的大楼，通过在楼顶设置800吨的金属球阻尼器，将地震能量转化为球体的动能和热能，有效减小了地震对大楼的影响。
2.八达岭长城高速公路桥：该桥采用了摩擦阻尼器作为剪力连接件，通过摩擦力将地震能量转化为热能和摩擦力，使桥梁在地震作用下能够有一定的位移和变形，保证桥梁结构的完好性。
3.日本东京迪士尼乐园：该乐园采用了高阻尼橡胶支座作为支撑装置，通过橡胶材料的阻尼特性，将地震能量转化为热能和弹性变形，保护了乐园内的建筑结构和设施。
综上所述，建筑结构减震与消能减震设计是提高建筑结构抗震性能的重要手段，通过增加耗能装置、减小刚度、提高阻尼等方法，能够有效降低地震对建筑结构的破坏作用。
建筑结构消能减震设计与案例
建筑结构消能减震设计与案例建筑结构消能减震是指在建筑结构设计中采用一系列的措施和技术，以减轻地震对建筑物的破坏和影响。
下面列举了10个建筑结构消能减震的设计案例：1. 摩天大楼的消能减震设计：摩天大楼在地震中所受到的地震力较大，因此需要采用消能减震技术来减轻地震力对大楼的影响。
例如，可以在大楼的底部设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对大楼的破坏。
2. 桥梁的消能减震设计：桥梁是地震中易受损的结构之一，因此需要采取相应的消能减震措施。
例如，可以在桥梁的支座处设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对桥梁的影响。
3. 地下建筑的消能减震设计：地下建筑在地震中容易受到地震力的影响，因此需要采用消能减震技术来减轻地震力对地下建筑的影响。
例如，可以在地下建筑的结构中设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对地下建筑的破坏。
4. 钢结构建筑的消能减震设计：钢结构建筑具有较好的抗震性能，但在地震中仍然可能受到较大的地震力。
因此，钢结构建筑需要采用消能减震技术来进一步提高其抗震性能。
例如，可以在钢结构建筑的柱子和梁上安装消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对钢结构建筑的破坏。
5. 混凝土结构建筑的消能减震设计：混凝土结构建筑具有较好的抗震性能，但在地震中仍然可能受到一定的地震力。
因此，混凝土结构建筑需要采用消能减震技术来进一步提高其抗震性能。
例如，可以在混凝土结构建筑的柱子和梁上设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对混凝土结构建筑的破坏。
6. 地震防护结构的消能减震设计：地震防护结构是一种专门用于抵御地震力的结构，它采用了多种消能减震技术来提高其抗震性能。
例如，可以在地震防护结构的支撑系统中设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对地震防护结构的影响。
7. 防震设备的消能减震设计：防震设备是一种用于减轻地震力对建筑物影响的设备，它通过自身弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对建筑物的破坏。
消能减震结构基于性能的抗震设计理论与方法研究
消能减震结构基于性能的抗震设计理论与方法研究一、内容概括本文主要研究了消能减震结构基于性能的抗震设计理论与方法。
介绍了消能减震结构的概念、特点和分类；从多方面分析了影响结构抗震性能的因素，并提出了基于性能的抗震设计方法；接着，详细阐述了结构消能减震设计的原则、步骤和实施方法；通过具体算例验证了所提出方法的正确性和可行性。
本文共分为五个部分。
第一部分为引言，简要介绍了研究背景、目的和意义。
第二部分为理论基础，详细阐述了结构抗震设计的基本原理和方法。
第三部分为消能减震结构设计，介绍了消能减震技术的原理和应用。
第四部分为基于性能的抗震设计方法研究，重点讨论了设计原则、步骤和实施方法。
第五部分为总结与展望，总结了研究成果，并指出了未来研究方向。
本文的研究为消能减震结构的抗震设计提供了理论依据和实践指导，具有重要的学术价值和实际意义。
本文的研究也为相关领域的研究提供了有益的借鉴和参考。
本文在消能减震结构基于性能的抗震设计理论与方法方面取得了一定的创新成果，主要包括：提出了一种基于性能的抗震设计方法，为结构抗震设计提供了新的思路和手段；建立了一套系统的消能减震结构设计流程，为规范和完善我国消能减震结构设计标准提供了技术支持；通过具体算例验证了所提出方法的正确性和可行性，为实际工程应用提供了有力保障。
本文的研究还存在一些不足之处，如：在理论分析方面，未能充分考虑地震动随机性和复杂性对结构抗震性能的影响；在实验验证方面，由于条件限制，未能对所提出的设计方法进行全面的验证。
未来研究可以从以下几个方面展开：深入研究地震动随机性和复杂性对结构抗震性能的影响机制，为完善消能减震结构设计方法提供理论支撑；改进实验验证方法和技术，开展更为严谨和全面的实验研究，以验证所提出设计方法的可靠性和实用性。
1. 抗震设计的意义和目的抗震设计能够保障建筑工程的质量和安全。
通过实施科学合理的抗震设计，可以有效降低地震对建筑物造成的破坏程度，避免人员伤亡和财产损失。
结构隔震消能减震设计
结构隔震消能减震设计结构隔震和消能减震设计是地震工程领域中的重要技术，其目的是通过特殊的结构和材料设计，减少地震对建筑物及其内部设备的破坏。
一、结构隔震设计结构隔震是一种将结构物与土壤或地基隔开的设计方法，通过降低结构物受地震力的传递，减少地震对结构物的影响。
结构隔震设计一般包括以下几个方面：1.隔震系统选择：结构隔震系统通常包括隔震支座、隔震层和支撑系统。
常见的隔震支座有橡胶隔震支座、钢球隔震支座等。
不同类型的隔震支座具有不同的性能和适用范围，需要根据实际情况选择。
2.隔震层布置：隔震层一般位于地面以上，可以用于减震和减少地震波对建筑物的传递。
隔震层的布置要考虑结构的刚度、强度、稳定性等因素，以及地震的频率和能量。
3.支撑系统设计：支撑系统是隔震层与结构之间的连接，要具有良好的刚度和耐力，以保证隔震系统正常工作。
4.结构模型分析：隔震设计需要进行结构模型分析，考虑地震力、地震波特性、结构响应等因素，通过计算分析得出隔震设计的参数和指标。
隔震设计的优点在于能大幅度减少地震对结构物的破坏，提高结构物的抗震性能和安全性。
然而，隔震设计也存在一些挑战，如隔震支座的设计和施工比较复杂，造价较高等问题。
消能减震设计是通过在结构中引入特殊的减震装置，通过消耗、分散地震能量，减小地震对建筑物的影响。
消能减震设计一般包括以下几个方面：1.减震器选择：减震器是消能减震设计的核心装置，根据荷载类型和地震响应要求，可以选择液压减震器、摩擦式减震器、摇摆巨型减震器等减震器。
不同类型的减震器各有优劣，需要根据具体工程的特点和要求选择合适的减震器。
2.减震器布置：减震器的布置是消能减震设计中的关键环节，需要考虑结构的刚度、强度、减振效果等因素，合理地布置减震器，以达到最佳减震效果。
3.减震装置与结构连接：减震装置与结构的连接需要具有适当的刚度和耐力，以保证减震器的正常工作。
连接部位的设计和施工要符合相关的规范和标准，确保结构的安全性。
消能减震设计
粘滞阻尼器的滞回曲线
粘滞阻尼墙
粘滞阻尼墙系统是一种可作为墙体安装在结构层间的 阻尼系统，它由外部钢板、内部钢板、隔板和粘性体构成。 阻尼墙的减震原理是把地震时建筑物上下层和层间速度差 转换为内外部钢板间的相对速度，使其根据充溢在两者间 的粘性体的速度变化率产生比例阻尼力。粘滞阻尼墙的滞 回曲线饱满，可以用于低层和高层建筑。
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。
不考虑扭转影响时，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 / 2FiUi
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。
速度相关型消能器在水平地震作用下所消耗 的能量Wc，可按下式估算：
结构的损伤程度
结构的损伤程度与结构的最大变形 △max和滞回消能（或累积塑性变形）Eh 成正比，可以表达为：
D=f（△max, Eh） 在消能减震结构中，由于最大变形 △max和构件的滞回消能Eh较之传统抗震 结构的最大变形△max和滞回消能Eh大大 减少，因此结构的损伤大大减小。
消能减震装置的类型与性能
4）消能减震结构的总阻尼应为结构的阻尼和消能部 件附加给结构的有效阻尼的总和。
5）采用消能减震的体系其层间弹塑性位移角限值， 框架结构宜采用1/80。
消能部件的设置
消能减震结构应根据罕遇地震作用下的预期 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支撑，填充墙，梁或节点等 组成。消能部件按其构造形式可分为消能支撑、 消能节点和消能连接等。
5、消能器附加给结构的有效阻尼比
当采用非线性时程分析法时，消能器附加给结 构的有效阻尼比和有效刚度宜根据消能器的恢复 力模型确定。当采用底部剪力法，振型分解反应 谱法和静力非线性法时，消能部件附加给结构的 有效阻尼比，可按下式估算：
消能减震结构的设计步骤
消能减震结构的设计步骤一、建筑结构分析。
咱得先好好看看这个建筑结构的整体情况呢。
这就好比给一个人做体检，得知道这个建筑的体型、高度、层数这些基本信息。
还要了解结构体系是框架结构呀，还是剪力墙结构之类的。
不同的结构体系在消能减震设计的时候可有不少差别哦。
比如说框架结构相对比较灵活，在设计消能器的时候，放置的位置和数量就需要更精心地考虑，要让它能最大程度地发挥减震效果。
二、确定消能减震目标。
这一步就像是给这个建筑定个小目标。
是要减少地震作用下的层间位移呢，还是要降低结构的加速度响应。
这得根据建筑的功能要求来。
要是医院、学校这些地方，那可能更关注层间位移，因为要保证在地震的时候结构不会变形太大，里面的人能安全地待着或者疏散。
要是一些对设备精度要求高的厂房，那减少加速度响应就很关键啦，不然设备可能会因为地震晃动得太厉害而损坏。
三、选择消能器类型。
现在市面上的消能器类型可不少呢，像黏滞消能器、金属屈服消能器等等。
这就好比给建筑选合适的“减震小助手”。
黏滞消能器就像是一个很有弹性的“小卫士”，它通过液体的黏滞性来消耗能量。
金属屈服消能器呢，就像是一个会“屈服变形”来吸收能量的小伙伴。
我们得根据建筑的结构特点、地震设防烈度这些因素来选择。
要是在高烈度地震区，可能黏滞消能器这种耗能能力强的就比较合适；要是结构比较规则，金属屈服消能器也能发挥很好的作用。
四、布置消能器。
选好消能器类型后，就要考虑把它们放在哪儿啦。
这可是个技术活呢。
一般来说，要放在结构变形比较大的地方，像结构的层间或者梁柱节点附近。
就像给建筑的关键部位贴上“减震膏药”一样。
而且要考虑消能器的布置数量，太少了可能减震效果不明显，太多了又可能会影响建筑的整体性能，还会增加成本呢。
五、进行结构分析与设计。
这时候就要用专业的软件或者计算方法，把消能器加进去之后再对整个结构进行分析啦。
看看在地震作用下，结构的内力、位移这些指标是不是满足要求。
如果不满足，就得调整消能器的参数或者重新布置。
建筑隔震与消能减震设计
建筑隔震与消能减震设计建筑隔震与消能减震设计是在建筑设计的过程中考虑到地震与震动的因素，并采取一系列措施，以减少地震造成的破坏和危险。
随着科技的发展，建筑隔震与消能减震设计已经成为建筑工程设计的重要组成部分。
下面将重点介绍建筑隔震与消能减震设计的原理、方法和应用。
建筑隔震设计的原理主要是通过将建筑结构与地面分离，使建筑对地震产生的震动具有能动响应，从而减小地震对建筑结构的破坏作用。
常见的隔震装置包括摩擦隔震器、弹簧隔震器、液体阻尼器等。
这些装置能通过减震弹簧、摩擦等消耗部分地震能量，减小地震产生的冲击力，从而减小地震对建筑的破坏。
消能减震设计的原理主要是通过在建筑结构中设置减振器，将地震的能量转化为其他形式，达到减轻结构震动和减小地震影响的效果。
常见的减震器包括液体阻尼器、颤振器、摆锤阻尼器等。
这些装置能有效消耗地震能量，并通过减振措施减小建筑结构的震动，从而减轻地震对建筑的破坏。
建筑隔震与消能减震设计的方法包括减震隔震体系设计、基础隔震设计和结构减震设计。
减震隔震体系设计是指通过设置隔震垫、减震器等减震装置，将建筑结构与地面分离，从而减小地震对建筑的冲击。
基础隔震设计是指在建筑的基础中设置隔震垫、减震器等装置，将地震产生的冲击力传导到地下，从而减小地震对建筑的影响。
结构减震设计是指通过设置减振器、增加耗能装置等措施，减小地震对建筑结构的振动，从而减小地震对建筑的破坏。
建筑隔震与消能减震设计已经在实际工程中得到广泛应用。
例如，日本的隔震建筑技术被广泛应用于地震频繁的地区。
这些建筑结构采用隔震装置，通过地震时的隔离和衰减作用，大大减小地震对建筑的破坏。
同时，在高层建筑中广泛使用了减振器和液体阻尼器等减震装置，通过抑制结构的振动，有效减少了地震对建筑的影响。
综上所述，建筑隔震与消能减震设计是一种通过隔震和消能装置来减小地震对建筑的破坏和影响的设计方法。
在实际工程中，通过合理地应用隔震器、减振器等装置，可以提高建筑的地震抗灾能力，确保人们的生命财产安全。
建筑消能减震设计技术及工程实例讲解
建筑消能减震设计技术及工程实例讲解引言随着城市化进程的不断加速，大型建筑物数量的增加，地震等自然灾害的发生频率也逐渐增加，建筑消能减震设计技术成为了确保建筑物安全的重要手段之一、本文将介绍建筑消能减震设计的基本原理，并结合实际工程例子进行深入讲解。
一、建筑消能减震设计的基本原理建筑消能减震设计的基本原理是通过在建筑物结构中引入能够消耗地震能量的装置或材料，将地震的能量转化为其他形式的能量进行耗散，从而减小建筑物受震时的振动幅度，提高抗震性能。
下面介绍几种常见的建筑消能减震设计技术。
1.阻尼器阻尼器是利用阻尼材料的阻尼特性将地震能量转化为热能进行耗散的装置。
常见的阻尼器包括摩擦阻尼器、液体阻尼器和金属阻尼器等。
摩擦阻尼器一般由钢板和摩擦材料组成，通过调整摩擦力大小来消耗地震能量；液体阻尼器利用流体的粘滞性质来实现阻尼；金属阻尼器则利用金属材料的弹塑性特性来吸收能量。
2.弹簧隔震器弹簧隔震器是一种通过在建筑物与地基之间设置弹簧装置来分离地震能量的装置。
弹簧隔震器具有弹性、耐久、可调性等特点，能够有效减小地震时建筑物受力，并保护建筑物结构的完整性。
3.钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土剪力墙是一种在建筑物结构中设置的具有一定刚度和强度的墙体结构。
在地震时，剪力墙通过其刚度和强度来分担地震荷载，并通过墙体自身的变形来消耗地震能量。
1.台北101台北101是一座位于台湾台北市的地标性摩天大楼，采用了多种消能减震技术来提高其抗震能力。
其中最重要的是设置在建筑物中心的摩天大楼阻尼器。
该阻尼器由多个油缸和液压缸组成，通过调整油缸内的液体流动来达到阻尼效果。
这种设计大大减小了建筑物在地震时的位移和加速度，提高了其抗震性能。
2.奥克兰海岸大桥奥克兰海岸大桥是新西兰奥克兰地区一座重要的大型桥梁，为了满足地震和风荷载等不同荷载下的安全要求，该桥使用了钢筋混凝土剪力墙技术进行消能减震设计。
剪力墙一般设置在桥墩中间的剪力墙柱上，通过其自身的变形吸收地震能量，并分担地震荷载。
消能减震结构范文
消能减震结构范文消能减震结构是一种通过将能量转化为其他形式来降低结构受到地震或其他外力作用时的振动响应的结构体系。
它可以减小地震引起的损失，并保护人们的生命安全。
本文将从消能减震结构的原理、发展历程、设计方法以及应用等方面进行详细介绍。
消能减震结构的原理是通过在结构中设置特定的消能器件，如摩擦阻尼器、液体阻尼器和金属阻尼器等来吸收和耗散能量。
当结构受到地震等外力作用时，这些消能器件会产生相应的变形和摩擦，将能量转化为其他形式，从而减小结构的振动响应。
通过合理设计和配置这些消能器件，可以使结构在地震中产生更小的位移和加速度，减少结构的破坏程度。
消能减震结构的发展历程可以追溯到20世纪初。
最早的消能减震设计是通过使用钢筋混凝土的材料和施工技术来提高结构的抗震性能。
随着科学技术的不断发展，新型的消能器件不断被提出并应用于实际工程中，如摩擦阻尼器、液体阻尼器和金属阻尼器等。
这些消能器件具有良好的耗能性能和可调节性能，能够在地震中发挥较好的减振效果。
设计消能减震结构需要考虑多个因素，如结构的强度、刚度、耐久性等。
一般来说，消能减震结构的设计方法可以分为试验研究和理论计算两种。
试验研究是通过模型试验和实际工程应用等方式，通过试验数据分析和总结，得出相应的设计方法和技术规范。
理论计算是基于力学原理和结构力学理论，通过数学模型和计算方法，预测结构在地震中的响应和耐久性能。
消能减震结构的应用已经相当广泛，涵盖了建筑、桥梁、船舶等多个领域。
在建筑领域中，消能减震结构主要用于高层建筑、地下结构和文物保护建筑等。
在桥梁领域中，消能减震技术可以有效减少桥梁在地震中的振动响应，保护桥梁的结构完整性。
在船舶领域中，消能减震技术可以降低水动力和风载荷对船体的影响，提高船舶的稳定性和航行性能。
总之，消能减震结构是一种可以减小地震引起的振动响应的结构体系。
通过设计和配置合适的消能器件，可以使结构在地震中产生更小的位移和加速度，减少结构的破坏程度。
建筑工程消能减震设计构造
建筑工程消能减震设计构造
建筑工程消能减震设计构造是指在建筑物设计和施工过程中，采用一系列的技术和构造措施，以减少或消除地震对
建筑物的破坏和影响。
以下是一些常见的建筑工程消能减
震设计构造措施：
1. 建筑物整体结构设计：采用抗震设计原则，如合理选择
结构形式、增加建筑物自重和刚度等，以提高建筑物的整
体抗震能力。
2. 隔震设计：采用隔震技术，将建筑物与地基之间设置隔
震设备，如隔震支座、隔震垫片等，以减小地震波对建筑
物的传递，降低地震对建筑物的破坏。
3. 减震设计：采用减震技术，如减震支撑、减震器等，通
过吸收和消耗地震能量，减少地震对建筑物的冲击力，降
低地震破坏。
4. 塑性设计：在建筑物的结构设计中，通过设置可塑性构
件和可塑性连接，使建筑物在地震作用下发生一定的变形，从而减小地震对建筑物的破坏。
5. 节能设计：在建筑物的设计和施工中，采用节能材料和
节能技术，如保温材料、节能灯具等，以减少建筑物的能耗，降低对环境的影响。
6. 防火设计：在建筑物的设计和施工中，设置防火墙、防
火门等防火设施，以提高建筑物的防火性能，减少火灾对
建筑物的破坏。
7. 安全疏散设计：在建筑物的设计和施工中，设置合理的疏散通道、安全出口等，以保障人员在地震发生时的安全疏散。
需要注意的是，建筑工程消能减震设计构造需要根据具体的建筑物类型、地理环境和地震状况等因素进行综合考虑和设计，以确保建筑物在地震发生时能够有效减震、消能并保证人员安全。
同时，建筑工程消能减震设计构造也需要符合相关的建筑法规和标准要求。
建筑结构中消能减震关键设计技术探讨 - 结构理论
建筑结构中消能减震关键设计技术探讨- 结构理论上海现代建筑设计(集团)有限公司:高承勇总工程师高承勇：各位朋友，大家下午好！针对消能减震这个设计方法进行了某些思考，所以提出来跟大家探讨一下。
我下面想从四个方面跟大家做一个介绍。
现阶段我们国家的抗震理论来看一个是承载力方面，第二个是位移设计，是随着人们对抗震的认识、深入发展而起来的。
位移为主要设计参数的设计方法，目前基于性能的设计主要还是基于位移的设计。
第三个是能量设计。
结构的抗震能力是结构抗震性能的重要指标。
大家知道由于结构在强震的作用下产生了屈服，进入一次性变形的阶段，结构的刚度、制震周期都会发生变化，结构的变化并不取决于顺时的地震作用，地震的变形能力和耗能能力的不足才是在强震作用下倒塌的原因。
所以能量设计的方法主要是想通过构件的抗震能力来达到抗震的目的。
位移设计和能量设计常用的措施有这么几个：主要是合理的选取结构形式、优化布置结构构件、有效控制结构构件的性能，设置抗震多道防线，包括了布置抗能构件，提高结构抗震能力的主要措施，包括合理的结构体系选择，耗能机制的指定，后面红色的都跟我们消能减震有直接的关系。
位移和能量演变的设计思想，主要是遭遇小震的由主体结构发挥作用，部分的耗能装置或者是构件可能发挥作用，但是要视具体情况而定，保证结构的正常使用。
遭遇较大地震的时候耗能元件发挥作用，增加结构的耗能能力，隔震、改变结构特性以减少地震输入等，来保证主体结构的安全和功能性。
优点是设计概念明确、结构体系层次清晰，提高了设计的可靠性，通过耗能元件高效耗能，增强了主体结构对地震动的性能。
这是整个一个设计思想。
通过实验表明耗能可以做到消能地震能量的90%以上，常用的消能减震优化设计的措施是主动控制、被动控制的耗能能量，基础隔震结构一体化设计。
第二部分我想讲一下阻尼器耗能的原理和设计流程。
耗能减震的原理主要是通过耗能构件来消耗地震作用的能量，来减轻振动。
从能量的观点来讲，如果地震输入是一定的话，耗能构件的性能提高，那结构的耗能能力就降低，就会减少，从动力学的观点来讲，跟耗能相比的作用相对于耗能阻力的提高，可以使得结构的地震反应减少。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 结构阻尼
的途径结不构同阻：尼在结构不同振动阶段产生
多遇地震下： 的材结料构决处定于。弹性状态，结构阻尼由组成 如：钢钢筋结混构凝2土%结构5%
罕遇地震下：
阻尼是靠结构局部损坏产生 的，例如梁、柱的塑性铰。
1
大震下结构几种塑性铰形式
地震中出现构件损伤
强柱弱梁型 强梁弱柱型 偏心支撑
不同阻尼下的反应谱
消能减震结构体系
及设计方法
薛中国彦建涛筑科学研究院
13501034240
名称解释
消能减震,耗能减震,制震
消能减震结构
一二三、、、什消消么能能是器减消有震能哪适减几用震种什结么构样的结构 四五六七、、、、消消消工能能能程减器减介震与震绍的结结试构构验如如研何何究连设接计结构
一、什么是消能减震结构
起引构值阻到起通，尼因地了结过直，此震至构阻至振，发关的尼振动阻生重振消动将尼后要动耗完永在，的反振全远降地作应动停持低震用能止续，结能量下在。。构量去振如，振输动果减。动入过没小反结程有振应构中结动中，结构幅
一端固接 一端铰接
4
工作原理
双杆式
液尼括塞体开体器缸和，有粘主体粘活小滞要滞塞孔、阻包流上活.
双杆式
穿变两，双个粘杆腔滞式体液筒体，状从因液左此体到活粘右塞滞左，阻右或尼移从器动右中时到的腔左活体。塞体杆积贯不
单杆式
主体粘活小要、滞塞孔包活流上. 括塞体开缸和有，
调节贮油腔
贯体腔穿积。单一会杆个发式腔生筒体改状变，液因，体单此因粘杆活此滞式塞需阻左要尼右一器移个中动调的时节构中安装消 能器（阻尼器），人为增加结构 阻尼，消耗地震下结构的振动能
。 量，达到减小结构的振动反应，
实现结构抗震的目的 采用了消能减震技术的结构称
为消能减震结构。
3.消能减震发展迅速
首先让我们看看两个地震 多发地日本和台湾是如何解 决结构抗震问题的，尤其是 高层结构的抗震问题。
来了够物多去实要构赘看要保失的了，性，述求证去建相人后，。。从生了筑应们介上并。19命财物的开绍述开但95安产虽功始的设始是年全价然能认大计建，1值没而识量思造即，月而有被到案想了使兵由不遭迫免例建大建库于得到停震出造量筑县受不严止结自的的物灾南重重使构日建免在部严建破用及本筑震大地重坏制物结地震，。。，震基构震的有另基这，结本和发受一外于里但构上制生灾些还上就由的满震时情建有述不于重足结能况筑较事再失
摩根大厦采用了消能减震
粘滞型阻尼墙
粘滞型阻尼墙阻尼介质及工作方式
7
粘滞型阻尼墙滞回曲线
阻尼墙实物及安装方式
高层钢结构，43层，阻尼墙104片
液体粘滞阻尼器特点
1. 2. 3.
4.
不任阻场受尼提何抽一器供时检定可振结的的重动构阻温额，复尼度外都多器影提次刚可响供使度以。附用；继加，续阻施使尼工用；现；
框在架EL，CE框NT架R剪O波力输墙入，的消反能应减震框架
顶点位移时程曲线
0.02
位移（米）0.01 0 -0.01 0
-0.02
5 框架
10
15
20
时间（秒） 框架剪力墙
消能框架
有没有可能人为增加结构阻尼？ 第对技怎二第术样个一要增问个解加题问决结就题的构是的问阻消回题尼能答。？减是震肯这定门的学：科有或！
（2）粘弹性阻尼器
8
粘弹性消能器力学模型
粘弹性消能器的恢复力模型可以表示为：
F = KD (ω)∆ + CD (ω)∆&
粘弹性阻尼器特点
1. 2. 3.
4.
提任阻受场供尼温何抽器时结度检可振构影的重动响额阻较外，复尼刚都多大器提次度可供使；以附用继加，续阻施使尼工用；现。
（3）金属消能器
不属来同材消的料散金金屈能属属服量消材时的能料产装器制生置主成的要。塑是，性由利变各用形种金 点钢金和属铅材，料等可等用。软钢、低服
图示粘滞消能器力学模型
Ｆ
α >1
α =1
α <1
Ｖ
台新银行-大众电脑大厦
6
美国消能减震加固
银泰中心主塔结构采用了消能减震
••••位包中共器为塔45结地67于括心用。3层楼层构下5北三主阻个和组3共塔京栋塔尼阻5成层用楼7商建楼器尼层5、和97务筑平器共个地两3：个中面，用，上栋一，心尺Y1外1主向48内栋区寸个筒6体为米24筒，分结40高3从9m8其别构.×个混49中6布4m4阻2凝高层0X层置m尼向土钢至在
宝徕花园广场
的榜中震信可宝建在义抵徕筑处地抗花为于区七园号台级广召，湾地场豪。地震是宅震以都，带制标其
装号建建宅了称筑筑之台日制金杂一湾本震质志。首之奖评O座I王及选LSE的；2RS0C制新荣0结4震十获台构壁大台湾安，豪湾
3
继大求日既地本要续维日在震的保使持本建抗用，其证是筑震的机则生世物设功只命能界的计能考财和曲使思虑产。财指用想的产而保可期是安证对价数间:全遭生值的遭遇命，。地遇安又极震的全要少多中维数，发小持不罕国地见其再家震追可的,,
另一种单杆式
液体粘滞性阻尼器试验
液体粘滞性阻尼器有两种：
1.线性液体粘滞阻尼器 2.非线性液体粘滞阻尼器
5
线性液体粘滞消能器不同频率下的滞回曲线
非线性液体粘滞消能器的滞回曲线
线性液体粘滞的滞回曲线为椭圆形
粘滞消能器力学模型
粘滞消能器的恢复力模型可以表示为：
F = CD ∆& α sgn(∆& )
能取器值αα；等—一取于—般1小消在时于能0，～1器消时1的之能，相间器为对取非为速值线线度，性性指当阻粘数尼滞α，器流。体消
二、消能器有哪几种
消能减振根据消能器类型分为二类： 1. 速度相关型 2. 位移（（相12））关液粘型体弹性粘滞粘滞消能消能（（阻尼阻尼）器）器
（（34））金摩属擦变型形消能消器能器
（1）液体粘滞消能（阻尼）器
圆柱筒阻尼器实物
只不度一的提提，个特供供这很点阻刚是显。尼它著
两种不同的连接方式 两端铰接
人界不员处一19伤，。9亡每9年年，的约让九有人二印80一象0集0深多集刻次大。的地台地震湾震，地发造处生成板，許块强多交度 大性物樓。结当没目构地有前体震破建外來坏筑，临发用就时生来是高抵加，楼抗装也大地隔难厦震震以搖的确、晃方保制严法居震重住装，，的置除纵安了。使全建
生中历造优命，过商良台因财又无对技湾应产重数建术许四安新大筑的多川全标小物制建震榜地有震，筑灾震了技以各已，的防术及种经全震震维超，采台撼的持规來用在教概建格降消预育念筑低制能售后物地震。减豪的震住选，震宅功的宅择台技推能损信湾，术销害誉民。，宣卓众，在传越及确经及建保