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粘滞阻尼器对建筑结构抗震性能的对比性研究

结构进行消能减震设计的关键是准确合理估计阻尼器的动力行为，这可以在

ETABS、SAP2000、Abaqus等软件中实现。但PKPM仅能通过振型分解反应谱

法计算地震作用，并且单元类型十分有限，不能直接进行阻尼器的建模及计算。

为了在PKPM中进行设计，需要采用等效线性化的方法，黏滞流体阻尼器对结

构刚度没有贡献，仅需要考虑其附加阻尼比的贡献。

标签：黏滞阻尼墙；阻尼比；地震波

地震是世界上最不可预测的自然灾害之一，它所造成的直接灾害有：建筑

物与构筑物的破坏，如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁路轨道变形等等。作

为全国地震多发和高烈度区的省份，因此云南省对于中小学、医院及幼儿园出台

相关规定，必须采取减、隔震措施，以此提高对弱势群体的保护。减震措施，是

指通过在结构中加入阻尼器（软钢或粘滞）来耗散地震的作用能量，从而达到减

小主体结构的地震反应的目的，可以避免结构在地震中破坏或倒塌，实现抗震设

防目标。因此本文针对云南省某学校工程项目，做出减震结构设计。

一、案例项目概况

针对云南省某项目工程主要包含“学生食堂、文体中心和学生公寓”，总建筑

面积：12900㎡；地上面积：10300㎡；地下面积：2600㎡进行减震设计。“学

生食堂、文体中心和学生公寓”上部建筑方案为L形布置，共12层（局部6层和

3层）。结构上采用抗震缝脱开的处理方法，沿12层与6层交接处将该子项上部

结构分割为独立开来的一栋12层（局部3层）框架剪力墙结构和一栋6层框架

结构。在该子项塔楼下方及周边外扩范围设有一层地下室，全层地下室均为6

级乙等人防地下室。该子项两塔楼上部结构均采用消能减震技术。抗震烈度为八

度，地震分组为第三组，场地类别为二类；嵌固端选择：“学生食堂、文体中心

和学生公寓”子项两栋塔楼嵌固端选取为地下室顶板[1-5]。

二、案例项目上部及地下室结构设计

（一）结构选型、抗侧力体系和楼盖体系

建筑结构体系、楼盖体系和结构抗震等级选取简述。

1、结构体系选取

“学生食堂、文体中心和学生公寓”子项，该子项上部建筑方案为L形布置，

共12层（局部6层和3层）。结构上采用抗震缝脱开的处理方法，沿12层与6

层交接处将该子项上部结构分割为独立开来的一栋12层（局部3层）结构和一

栋6层结构。12层部分和6层部分因结构底部二层为学生食堂、问题活动中心

和超市，使用功能上对开敞大空间有所要求，故结构形式12层塔楼选用钢筋混

凝土框剪结构，6层塔楼选用钢筋混凝土框架结构。楼盖体系选用现浇钢筋混凝

土楼盖体系。

2、抗震等级划分

“学生食堂、文体中心和学生公寓”子项6层部分和12层部分根据抗规6.1.2

条规定，按乙类建筑提高一度要求查表后，12层塔楼框架抗震等级、剪力墙抗

震等级和6层塔楼框架抗震等级均划定为一级，抗震构造措施等级均为一级。

（二）结构平面布置

1、本工程各栋平面外轮廓形状基本以多边形为主，平面布置较为均匀规则。

12层平面的长宽高数值分别为：44.55m，18.30m和44.65m；12层平面的长宽高

数值分别为：39.30m，18.60m和21.25m。

2、12层考虑偶然偏心规定水平力作用下位移比大于1.2小于1.50，结构扭

转不规则，均考虑双向地震[5]。

3、减震方案选取：在给定配置数量条件下在结构中合理布置阻尼器是达到

减震效果的非常有效的途径。在阻尼器的布置中不仅要遵照“整体分散，局部集

中”的原则，还要考虑到建筑物本身的一些特点。通过对阻尼器数量、位置的多

轮时程分析、优化调整后，确定了最终减震方案。

综合考虑减震目标及建筑功能的需要，本项目初步设计共计采用两种软钢阻

尼器进行设计计算，三种软钢剪切阻尼器性能参数为：（1）YSX-SPL-250-2，屈

服荷载250kN，屈服位移2mm，8个；（2）YSX-SPL-500-2，屈服荷载500kN，

屈服位移2mm，42个；（3）YSX-SPL-650-2，屈服荷载650kN，屈服位移2mm，

78个。

三、十二層塔楼结构分析计算结果

（一）使用软件

1、多层及高层建筑结构空间有限元分析