广州大学土木工程学院 广州 510006
摘要：以某平面不规则框架结构为研究对象，基于Etabs大型有限元分析软件，采用均匀分布的方式来布置粘滞阻尼器，从层间位移角、楼层剪力和结构综合评价指标等角度，研究了粘滞阻尼器对平面不规则框架结构减振效果的影响，结果表明，粘滞阻尼器有效的消耗了地震能量，降低了结构的地震响应，增加了结构的安全储备，实现了既定的性能目标要求。
关键词：平面不规则；消能减震；框架结构；数值模拟
引言：黏滞阻尼器具有①不对主体结构附加刚度，有效解决阻尼器初始刚度难以与结构侧向刚度相匹配的问题；②经济性好；③适用性好，而受到越来越广泛的重视，研究和应用均取得了较快的发展，并将逐渐取代传统的结构抗震构件。基于此，本文开展了粘滞阻尼器对于平面不规则结构的减振效果的研究。
1、工程概况
本工程为医院建筑，该结构体系为九层的框架结构，结构场地土类别为III类，基本风压：按50年一遇的基本风压采用，取0.4kN/m2，地面粗糙度A类，抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度0.2g，设计地震分组第二组。结构设计年限50年，建筑结构的安全等级二级，建筑抗震设防类别甲类，建筑抗震设防烈度8度。图1为结构空间杆系有限元分析模型。
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图1 结构三维有限元分析模型 图2 阻尼器布置方案（红色方框为阻尼器位置）
2、粘滞阻尼器布置和选型
该工程布置48套黏滞阻尼器，黏滞阻尼器采用单节点单阻尼器，支撑方式为墙体支撑。黏滞阻尼器设计阻尼力为750kN，粘滞阻尼器平面布置位置如图2所示。
3、减振效果分析
多遇地震作用下，减震后结构X向、Y向层间位移角倒数的计算值见表1。在多遇地震作用下，由表可见：通过设置黏滞阻尼器进一步提高了结构的安全储备，多遇地震作用下，在结构中设置黏滞阻尼器后，结构X向层间位移角减小，最大减震效果达44%，结构Y向层间位移角亦有一定幅度减小，最大减震效果达到46%。黏滞阻尼器发挥了较好的耗能能力，提高结构的抗震性能。
表4 结构多遇地震作用下层间位移角倒数（1/θ）对比
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4、结论
通过对本工程进行多遇地震作用下的减震控制动力时程分析，得到以下结论：
1、消能减震控制方案较传统方案的优势。传统的抗震委托方法通过加大结构构件截面尺寸和提高材料性能来达到增加结构整体刚度的目的，实现降低地震和风、波浪等外部激励对结构造成的破坏。然而，结构自身刚度增加的同时往往伴随着质量的增大，使得结构自身对外部激励的振动响应亦随之放大，进而需要更强的刚度来抵御。显然，传统技术手段虽然一定程度上能够解决问题，却存在材料上的浪费，并且在遭遇地震等外部激励时，并不一定能实现结构安全抗灾减灾的目标，因为传统技术手段是通过结构构件的损伤来实现耗散外部激励输入的能量，而这些构件同时也是结构的主要受力构件，灾后不利于修复和替换。消能减震技术适用于以降低地震或风振等外部激励引起的振动反应为主要目标的技术领域，以设置消能减震构件为主要手段，其较传统抗震策略的优势在于：
1）传统的结构抗震体系是把结构的主要承重构件（梁、柱、节点）作为耗能构件，地震中受损坏的是这些承重构件，甚至房屋的倒塌也往往是由于这些承重构件的破坏所导致的。而耗能减震体系则是以非承重构件作为耗能构件，其损伤、破坏过程实质上实在保护主体结构的安全，使得主体结构不至破坏；
2）震后易于修复或更换，使建筑结构物迅速恢复使用；
3）可依据建筑规模及减震要求，自由设计阻尼器参数，有效衰减结构振动响应。
2、在提高结构抗震性能储备方面。通过结构中设置非线性黏滞阻尼器，有效降低其在多遇作用下的动力响应，极大提高结构的抗震性能与抗震安全储备。
在控制层间位移角方面：
结构在多遇地震作用下，在结构中设置黏滞阻尼器后，结构X向层间位移角减小，最大减震效果达44%，结构Y向层间位移角亦有一定幅度减小，最大减震效果达到46%.
参考文献：
[1]GB50011—2010，建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2]JGJ3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]JGJ297—2013，建筑消能减震技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.