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结构消能减震技术
1
、结构消能减震的基本概念
地震发生时地面震动引起结构物的震
< br>动反应，地面地震能量向结构物输入。结构
物接收了大量的地震能量，
必然要进行能量
转换或消耗才能最后终止震动反应。
消能减震技术是将结构的某些构件设
计成消能构件，
或在结构的某些部位装设消
能装置。在风或小震作用时，这些消能构件
或消能装置具有足够的初始刚度，
处于弹性
状态，
结构具有足够的侧向刚度以满足正常
使用要求；当出
现大风或大震作用时，随着
结构侧向变形的增大，
消能构件或消
能装置
率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量
消耗输入结构
的地震或风振能量，
使主体结
构避免出现明显的非弹性状态，<
/p>
且迅速衰减
结构的地震或风振反应（位移、速度、加速
精品
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度等）
，保护主体结构及构件在强地震或大
风中免遭破坏或倒塌，达到减震抗
震的目
的。
消能部件（消能构件或消
能装置及其
连接件）按照不同
精品
.
“构件型式”分为消能支撑、消能剪力
墙、消能支承或悬吊构件、消能节点、消能
连接等。
消能部件中的消能器（又称阻尼
器）分为速度相关型如黏滞流体阻尼
器、黏
弹性阻尼器、黏滞阻尼墙、黏弹性阻尼墙；
位移相关型如
金属屈服型阻尼器、
摩擦阻尼
器等，
和
其它类型如调频质量阻尼器
（
TMD
）
、
调频液体阻尼器（
TLD
）等。
采用消能减震
技
术的结构体系与传统抗震结构体系相比，
具有大震安全性、经济性和技术合理性。
技术指标：建筑结构消能减震设计方
案，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈
度、场地条件、建筑结构
方案和建筑使用要
求，与采用抗震设计的设计方案进行技术、
经
济可行性的对比分析后确定。
采用消能减
震技术结构体系的计算
分析应依据
《建筑抗
震设计规范》
GB
50011
进行，设计安装做法
精品
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应遵循国家建筑标准设计图集
《建
筑结构消
能减震
(
振
< br>)
设计》
09SG610-2
，
其产品应符
合《建筑消能阻尼器》
JG/T209
的规定。
精品
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适
用范围：
消能减震技术主要应用于高
层建筑，
< br>高耸塔架，
大跨度桥梁，
柔性管道、
管线
(
生命线工程
)
，既有建筑的抗震
(
或抗
风
)
性能的改善等。
传统抗震结构体系，
容许结构及承重
构
件
(
柱、粱、节点等
)
在地震中出现损坏结构
及承重构件地震中的损坏过程
，
就是地震能
量的“消能”过程。结构及构件的严重破坏
或倒塌，
就是地震能量转换或消耗的最终完
成
。
精品
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结构消能减震体系，
就是把结构物的某
些非承重构件
(
如支撑、剪力墙、连接件等
)
< br>设计成消能杆件，或在结构的某部位
(
层间
空间、节点、联结缝等
)
装设消能装置。
在
风或小地震时，
这些消能构件或消能装置具
有足够的初绐刚度，处于弹性状态，结构物
仍具有足够的侧向刚度以
满足使用要求。
当
出现中、强地震时，随着结构侧向变形的增<
/p>
大．
消能构件或消能装置率先进人非弹性状
态，产生较大阻尼，大量消耗输人结构的地
震能量，
使主体结
构避免出现明显的非弹性
状态，
并且迅速衰减结构的地震反应<
/p>
(
位移、
速度、加速度等
)
，从而保护主体结构及构
件在强地震中免遭破坏，<
/p>
确保主体结构在强
地震中的安全。
精品<
/p>
.
消能减震结构体系与传统抗震结构体
系相对比，具有下述优越性：
①安全性：
传统抗震结构体系实质上是把结
构本身及主要承重构件
(
柱、梁、节点等
)
作
为
“消能”
构件。
按照传统抗震设计方法．
容
许结构本身及构件在地震中出现不同程度
的损坏。
由于
地震烈度的随机变化性和结构
实际抗震能力设计计算的误差，
结
构在地震
中的损坏程度难以控制；
特别是出现超烈度
强地震时，结构难以确保安全。
消能减震结构体系由于特别设置非承
重的消能构件
(
消能支撑、
消能剪力墙等
)
或
消能装置，它们具有极大的消能能力，在强
地震中能率先消耗结构的地震能量，
迅速衰
减结构的地震反应
，
并保护主体结构和构件
免遭损坏，确保结构在强地震中的安全
。
精品
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据我国对消能臧震结构的振动台试验
(
冼巧玲、周福霖、俞公骅，
1995)
及国外学
者完成的振动台试验
(Pull
，
1988
；
Kelly
，
1990
；
soong
，
1992)
可知，消能减震结构与
传
统抗震结构相对比，其地震反应减少
40%
～
< br>60%
。
另外，消能构件
(
或装置
)
属“非结构构
件”
，即非承重构件，
其功能仅是在结构变
形过程中发挥消能作用，
而不承担结构的承
载作用，
即它对结构的承载能力和安全性不
构成任何影响或威胁。所以，消能减震结构
体系是一种非常安全可靠的结构减震体系
。
②经济性：传统抗震结构采用“硬抗”地震
的途径，通过加强结构、加大构件断面、加
多配筋等途径中提高抗震性能，因而
，抗震
结构的造价大大提高。
精品
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消能减震结构是通过“柔
性消能”的途
径以减少结构地震反应，因而，可以减少剪
力墙的
设置，减小构造断面，减少配筋，而
其耐震安全度反而提高。
据
国内外工程应用
总结资料。
采用消能减震结构体系比采用传
统抗震结构体系，可节约结构造价
5
％～<
/p>
10%
。若用于旧有建筑结构的耐震性能改造
加固，
消能减震加固方法比传统抗震加固方
法，节省建造价
10%
～
60%
。
②技术合理性：
传统抗震结构体
系是通过加
强结构，提高侧向刚度以满足抗震要求的：
但结构越
加强．刚度越大，地震作用
(
荷载
)<
/p>
也越大．只能再加强结构。如此恶性借环，
其结果，除了安全性、
经济性问题外，对于
采用高强、轻质材料
(
强度高、断面小、刚
度小
)
的高层
建筑、超高层建筑、夫跨度结
构及桥梁等的技术发展，造成严重的制约。
精品
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消能减震结构则是通过设置消能构件
或装置，
使
结构在出现变形时大量迅速消耗
地震能量，保护主体结构在强地震中的安
全。结构越高、跨度越大，消能减震效果越
显著。因而，消能减震技术必将成为
采用高
强轻质材料的高柔结构
(
超高层
建筑、大跨
度结构及桥梁等
)
的合理新
途径。
由于消能减震结构体
系有上述优越性，
已被广泛、成功地应用于“柔性”工程结构
物
的减震
(
或抗风
)
。一般来说，层数越多、
高度越高、跨度越大、变形越大，消能减震
效果越明显。所以多被应用于下述结构：
①高层建筑，超高层建筑；②高柔结构，高
耸塔架；
精品
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③大跨度桥梁；
④柔性管道、管线<
/p>
(
生命线工程
)
；⑤旧有高
柔建筑或结构物的抗震
(
或
抗风
)
性能的改
善提高。
结构消能减震体系由主体结构和消能
构件
(
或装置
)<
/p>
组成，可按消能构件的不同
“构件型式”
和消能装置的不同
“消能型式”
分类，详见下图所示。
精品
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