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随着科学技术的进步、经济水平的不断提高,不规则建筑结构形式逐渐增多。建筑抗震设计规范和高层建筑混凝土结构技术规程均要求:不规则的建筑方案应按规定采取加强措施。平面不规则和竖向不规则的建筑结构形式应按照有关要求进行水平地震作用计算和内力调整以保证结构良好的整体性和抗震性能。对于平立面均不规则的建筑结构形式应同时满足平面不规则和立面不规则的规定要求。为此,由于平面和立面不规则参数均需要控制,给平立面不规则结构的设计和分析带来一定的麻烦。传统的设计方法虽可以控制结构反应,但随着建筑功能要求的日益多样化,这些方法难免暴露出其局限性。
本文基于耗能减震技术的发展现状,提出采用金属阻尼器同时控制结构平面和立面不规则参数的设想,研究了平立面不规则耗能结构在多遇地震和罕遇地震作用下的反应,主要内容包括:
(1)回顾了国内外在减震控制、耗能技术及不规则结构反应等方面的研究概况,并介绍金属阻尼器的力学模型和恢复力曲线等。
(2)在现有国内外耗能减震结构分析和设计研究成果的基础上,研究了不规则耗能结构的设计和分析方法,并进一步提出了在不规则框架结构中通过附加金属阻尼器来控制结构平立面不规则参数的设计方法。
(3)采用SAP2000大型有限元分析软件建立平立面不规则框架结构的三维模型,并对其在设置金属阻尼器前后进行多遇地震下的弹性动力时程分析,比较其周期比,位移比,侧向刚度比以及结构的位移和加速度时程曲线,对结构的抗扭性以及抗震性能进行对比分析。
(4)对该平立面不规则结构在设置金属阻尼器前后进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,研究结构的楼层位移,层间位移角,时程曲线以及构件塑性铰的发展情况,并得出结论。
分析验证表明:采用金属耗能技术不仅可以有效消耗地震能量,降低结构水平位移,而且在控制结构扭转变形的同时增强结构的侧向刚度;通过设置金属阻尼器来控制结构的平立面不规则参数的设想是可行的。