开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服
首页
好书
留言交流
下载APP
联系客服
1.1
1.2
黏弹性阻尼器最早由美国3M公司设计与制作,1969年被应用于纽约世贸大厦以控制结构风振,标志着黏弹性阻尼器开始应用于土木工程领域[29]。随后,国内外学者对黏弹性阻尼器开展了大量试验研究[5,30-34]。黏弹性阻尼器主要由黏弹性材料和钢板组成,黏弹性体夹在两块钢板之间,通过高温硫化成一体。黏弹性阻尼器产生剪切变形时,黏弹性材料中聚合物分子链组成网络之间产生压缩、错动、松弛以及混合物间产生内摩擦,部分能量以位能形式存储起来,另一部分能量则被耗散或转化为热能。
1.3
1.4
1.5
1.6
2.1
2.2
随着高层建筑功能的需要,高层结构体型越来越复杂,采用现有结构体系进行地震与风振控制的难度越来越高。近年来,国内外许多学者将耗能减震构件引入到高层结构加强层中,以提高结构的抗震性能。O'Neill[125]首次验证了阻尼器设置在加强层实体梁与框架柱连接部件中的减震效果,Smith等[126]提出利用核心筒弯曲变形和外框架剪切变形之间较大的竖向变形差来提升黏滞阻尼器的耗能能力,即Damped Outrigger工程实践的概念,并成功应用于菲律宾Shangri-La双塔等工程中[127],随后国内学者也开展了相关的研究工作[128-130]。
2.3
目前,随着建筑功能需求的提升,不规则结构越来越多。不规则结构的设计,通常利用防震缝分成多个部分,但带来的问题则是增加了相邻结构间碰撞的可能性[135-136]。大量研究表明,对于防震缝分开的结构,由于动力特性的差异,最小防震缝的宽度往往难以保证其不发生碰撞[137-141]。针对此问题,周云[121]将消能技术应用到相邻结构中,提出了防碰撞耗能减震结构体系,即通过在相邻结构之间设置消能减震装置,利用相邻结构间的相对变形耗能,减小相邻结构间的反应,避免碰撞。在此基础上,周云[142]进一步提出减震缝的概念,即通过在防震缝中设置三维阻尼器,使防震缝变成减震缝,不仅能够防止相邻建筑间的碰撞,还能多维控制相邻结构外部荷载作用下的反应。基于减震缝的思想,设计提出可安装于防震缝间的黏弹性球阻尼器与套叠钢环阻尼器[142]。其中,黏弹性球阻尼器及其安装示意如图20所示。
2.4
在框架结构中,节点是结构传力的枢纽,起着传递和分配内力、保证整体性的作用。在地震作用下,节点核心区易产生剪切脆性破坏。节点一旦破坏,会使结构处于极为不利的受力状态,甚至导致整个结构的倒塌。从历年地震震害中可以看出,钢筋混凝土框架结构大多是由于框架梁柱节点的破坏而导致结构失效或倒塌。这一弊端在装配式框架结构中尤为明显,为保证装配式结构节点的抗震性能,周云提出一种装配式耗能腋撑框架减震体系[143-144],如图21所示。其通过在框架柱与梁端部附近安装耗能支撑或阻尼器,改善框架梁柱节点的受力性能,减轻节点的损伤,使结构满足“强节点弱构件”的延性设计要求。由于耗能腋撑自身可作为第一道抗震防线,耗散地震输入的能量,故装配式耗能腋撑框架减震体系可以有效减轻结构构件的损伤[145-146]。
2.5
可更换连梁是一种在地震后易于修复或更换的连梁。近年来,国内外学者对可更换连梁进行了大量研究[147-148],可更换连梁的类型主要有金属耗能型可更换连梁[149-151]、摩擦耗能型可更换连梁[152]、黏弹性耗能型可更换连梁[153-154]、复合型耗能型可更换连梁[155]等。可更换连梁在一定程度上可实现结构震后功能可恢复,但可更换连梁存在震后更换成本高、安装周期长,可更换连梁与结构的连接件变形或破坏后难以更换等问题。为解决上述问题,周云[156,56]提出功能自恢复连梁结构体系,即通过在结构最不利的部位设置具有震后自恢复功能的消能装置,经过合理的设计和构造措施使得主体结构在地震作用下保持弹性或微损伤,且震后消能装置功能可自动恢复,从而实现建筑结构可持续的全寿命目标。设计了一种与之相适应的铅黏弹性连梁阻尼器,如图22所示。地震作用下,设置在连梁跨中的铅黏弹性连梁阻尼器同时利用铅芯的剪切和挤压变形与黏弹性材料的剪切变形耗散地震能量,可更好地保证主体结构的安全[157]。