减震案例分享丨镇江市第二实验小学3#教学楼减震结构设计

    本工程为学校为人员密集型建筑，属于《导则》3.1.1条中的第II类建筑，设防地震下的性能目标详见表3-1。

表3-1

2.1 阻尼器性能参数

     本工程采用的是筒式粘滞阻尼器（图3-1），主要计算参数见表3-2：

图3-1 粘滞阻尼器

表3-2

2.2阻尼器布置

按照《建筑消能减震技术规程》 、《建筑消能阻尼器》的要求，在不影响建筑效果及使用功能的前提下，通过方案对比（计算流程详图3-2），采用28个粘滞阻尼器，均匀布置于位移角较大的部位，其平面布置见图3-3。1~4 层，每层各布置7个阻尼器，X向布置3个，Y向布置4个。 

图3-2 减震设计流程图

图3-3 阻尼器布置图

     设防地震下有无阻尼器模型的周期对比详见表4-1，很好的说明了粘滞阻尼器没有提供附加刚度。

表4-1 周期对比

本工程所用的附加阻尼比通过时程分析得到的阻尼比作为参考，结合经验最终确定。

中震时程分析选波详见图4-1，《抗规》规定：多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于 20%，对比图详见图4-2。每条时程波计算所得结构底部剪力均介于振型分解反应谱法计算结果的65%~135%之间；7条时程波计算所得结构底部剪力平均值介于振型分解反应谱法计算结果的80~120%之间，对比详见表4-2。

T1（天然波）：Chi-Chi，Taiwan-05_NO_2983(0.48)

T2（天然波）：Chi-Chi,Taiwan-06_NO_3302(0.44)

T3（天然波）：Imperial Valley-06_NO_161,Tg(0.45)

T4（天然波）：Morgan Hill_NO_464,Tg(0.43)

T5（天然波）Northridge-01_NO_959(0.47)

R1（人工波）：ArtWave-RH2TG055(0.55)

R2（人工波）：ArtWave-RH3TG045(0.45)

图4-1 波形图

图4-2时程分析曲线与反应谱曲线对比图

表4-2 时程波与反应谱的底部剪力比值

      表4-3列出了本工程设防地震下有阻尼器模型时程分析方法得到的附加阻尼比。在参考软件计算值的基础上，根据工程经验取设防地震下附加阻尼比为3%，参与设计计算。

表4-3 时程波的计算附加阻尼比

本工程设防地震下有阻尼器模型的结构位移详见表4-4。由表6可得有阻尼器模型设防地震下结构X、Y向层间位移角均满足《导则》的限值1/300，减震前后位移角变化非常明显，侧面说明减震发挥了较明显的作用，减震效果良好。

表4-4 楼层结构位移

在建筑上布置阻尼器后，减震结构比非减震结构首层 X 向剪力减小17.1%，Y 向为16.7%，详见表7。在第二层及以上各层也有较大幅度的减小。在建筑布置阻尼器的 2、3、4 层 X 向楼层剪力分别减小17.8%、19.4%、24.6%，Y 向分别为 18.8%、19.9%、23.6%（详见表4-5）。

表4-5 楼层剪力

采用时程分析方法（FNA）选取5条天然波，2条人工波，进行中震下弹性时程分析计算，波谱的详细情况见第四-02小节。该方法能对主体结构弹性，阻尼器处于非线性时的结构进行分析。图5-1和图5-2分别为采用 X 向为主方向和 Y 向为主方向地震波进行时程分析时阻尼器的典型滞回曲线。地震作用下，阻尼器在设防地震下滞回曲线饱满，表明阻尼器工作状态较好，具有较强的耗能能力。

图5-1 X向阻尼器滞回曲线示意图

图5-2 Y向阻尼器滞回曲线示意图

1.本工程设置粘滞型阻尼器后，减震结构在设防地震作用下，X、Y向最大层间位移角均小于 1/300，满足要求。与无阻尼器模型对比来看，有阻尼器模型在设防地震下结构层间位移角得到有效降低。

2.本工程设置粘滞性阻尼器后，阻尼器可为原结构提供3%的附加阻尼比，楼层剪力得到有效降低；在设防地震作用下，减震结构相比于非减震结构楼层剪力减少约15%~25%，减震效果良好。

3.在设防地震作用下，各阻尼器能正常工作，滞回环饱满，耗能能力强。