設置黏滯阻尼器短肢剪力墻結構減震控制分析

劉軒

【摘 ?要】基于目前規范對短肢剪力墻的建筑高度、短肢墻比例有比較嚴格的限值，極大的限制了短肢剪力墻結構在地震區的應用范圍。針對罕遇地震下某短肢剪力墻結構的豎向構件出現中度及嚴重損傷的現象，通過布置黏滯阻尼器，對短肢剪力墻結構進行彈性時程分析。對比非減震和減震結構的地震響應，多遇地震作用下，減震結構的基底剪力和層間位移有較大幅度的降低

【關鍵詞】短肢剪力墻;黏滯阻尼器;地震;動力響應

一、引言

短肢剪力墻結構相比于剪力墻結構，結構布置靈活，墻體剛度大小和剛度中心位置可以依據實際使用情況來靈活調整，因此成為當前小高層住宅中較受歡迎的建筑結構形式[1-3]。但短肢剪力墻結構受力較復雜，抗震性能弱于剪力墻結構，且《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）認為短肢剪力墻結構抗震性能較差，限制了其在地震區的應用范圍。

二、工程概況

本工程為住宅樓建筑，結構形式為短肢剪力墻結構，其中短肢形式為L型和一字型。抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.2g，設計地震分組為第一組，場地類別為III類，場地特征周期0.45s，主體結構為地上15層，每層高3.9m，結構平面圖如圖1所示。在大震作用下該短肢剪力墻結構的剪力墻、連梁出現中度及嚴重損壞，不利于所要求的“大震不倒”的抗震性能目標。

三、地震波的選取

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）[7]對結構抗震計算要求，采用時程分析法進行計算時，不宜少于三條地震波，本工程選用五條天然地震波和兩條人工合成地震波。七條地震波經傅里葉變換后的地震波反應譜曲線與規范反應譜曲線如圖2所示，可見兩者是較為接近的，滿足地震波反應譜曲線在對應周期點上與規范反應譜曲線平均相差不大于20%的要求。

四、結構減震設計方案

根據本工程實際特點，本文采用布置黏滯阻尼器為消能減震方案，共44套阻尼器（X向24套，Y向20套），分別布置在1到8層梁柱中，X、Y方向均采用單節點單阻尼器，且黏滯阻尼器采用墻體支撐安裝方式，具體安裝位置見圖3。黏滯阻尼器的設計參數見表3。

五、彈性時程分析

使用ETBAS有限元分析軟件對結構進行彈性動力時程分析，研究多遇地震下消能減震構件對結構層間位移、基底剪力的影響。

多遇地震作用下，非減震結構和減震結構基底剪力時程對比（以RH4045地震波為例）與層間位移角倒數對比（七條地震波均值）如圖4和圖5。短肢剪力墻結構中布置黏滯阻尼器后X向基底剪力由10333kN降至6409kN、Y向基底剪力由8714kN降至5755kN;同時X向層間位移角倒數最小值由1355增大至2995、Y向層間位移角倒數最小值由1030增大至2356。由此可見，在多遇地震作用下，短肢剪力墻結構增設黏滯阻尼器后大大降低了結構的動力響應。

六、結論

通過在短肢剪力墻結構中設置黏滯阻尼器，對減震結構和非減震結構進行彈性和彈塑性時程分析，得到以下結論：在多遇地震作用下，黏滯阻尼器對降低短肢剪力墻結構的基底剪力和層間位移有很好的效果，并且能為結構附加一定的阻尼比，大大提高了短肢剪力墻結構在多遇地震下的抗震性能。

參考文獻：

[1]張錫治，王金成.隔震在短肢剪力墻高層住宅中的應用研究[J].建筑結構，2014，44（22）：12-16.

[2]徐瑩.短肢剪力墻結構地震損傷評估的研究[D].南京林業大學，2016.

[3]王寧.高層建筑短肢剪力墻結構彈塑性模型及地震反應分析[D].西安建筑科技大學，2004.

（作者單位：廣州大學）