第一章 绪论
1.1 抗震设计
耗散因为地震作用或者风载等附加在结构上的动能传统方式是“抗”。即通过加大结构构件截面尺寸，或者是提高材料强度来提高结构的抗震能力[5]。但是加大结构构件截面尺寸的方式容易导致“肥梁胖柱”现象，且结构自重的增加又会导致结构地震作用的增加。另外，也可以在设计的时候，有意识的让结构中部分次要构件产生一定的塑性变形，来消耗输入结构的动能，确保主体结构不破坏、不倒塌。
《建筑抗震设计规范》(GB 50011－2010)(2016 版)对我国的结构抗震设计做了明确规定。对结构抗震的设计，要求结构在地震时，做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”[6]。鉴于当前地震预测以及计算理论的不足，一个完善的抗震设计包括三个方面：(1)结构体系设计；(2)结构抗震计算；(3)抗震构造措施。这三者缺一不可。
尽管人们对地震、结构抗震不断深入，但是每次大地震后，人们又会有新的发现[7]-[12]。另外随着国家经济水平的持续增长，人们对于建筑安全的要求日益提高，传统抗震方法的不足日益显现。考虑到传统抗震是一种消极的、被动的抗震技术，结合近些年来技术的发展，研究人员提出了消能减震技术，即通过附加消能减震装置与原结构组成一个新的结构系统，即减震结构，利用消能器的弹(塑)性耗能和阻尼耗能，从而提升结构主体的安全性的目的。
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1.2国内外结构减震研究现状
在减震理论方面，在上个世纪六十年代，日本人 Kobori 提出了变刚度结构的减震概念，中国人李立提出基于砂层和橡胶层的隔震概念。1972 年，姚治平首次提出了建筑结构控制理论。在建筑用减震器研发方面，1972 年，新西兰人 Kelly 研发了金属屈服耗能器；1978 年，Kelly 提出了叠层橡胶支座隔震技术[14]。在上世纪 80 年代末，我国开始研究隔震技术，到了1996 年后，隔震技术逐渐成熟，自主知识产权的隔震支座开始应用于实际工程。随后，我国的减震产品与技术也得到了迅速发展，各种阻尼器层出不穷，相关设计理论也得到完善。目前，《建筑消能减震技术规程》JGJ-2013 是我国消能减震技术的最新指导规范[15]。
上个世纪，美国、日本就在工程中采用结构振动控制技术[16]-[21]。据统计，到 20 世纪末，日本就有超过 600 栋建筑物采用了减隔震技术。在我国，结构振动控制技术应用比较早且广泛。我国在很多加固与新建工程中采用黏弹性阻尼器，例如：北京饭店与北京火车站的抗震加固工程、云南省元江县境元江大桥等。在云南省，政府规定重点设防的建筑需要采用减隔震技术。据统计，云南省到 2016 年底，减隔震建筑就达到 2100 余栋。到 2020 年，全国有50%的隔震建筑在云南省。云南省在全国最早通过地方法规促进隔震减震技术的应用。结合工程应用经验，云南省还相继颁布了叠层橡胶隔震支座性能检验与施工规范。云南省在减隔震技术的应用方面已经走在国家前列。
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第二章 消能减震的原理与分类
2.1 消能减震的原理
当结构遭受地震作用或者风载等水平作用时，采用附加耗能装置消耗部分动能、保护主体结构的技术即为消能减震技术，这类技术属于被动控制技术[22][23]。与传统抗震结构相比，采用了消能减震技术的减震结构在安全、经济与技术合理性三个方面有优势[24][25]。
(1)安全性
附加耗能装置能耗散输入结构的动能，并先于结构破坏。
(2)经济性
附加耗能装置后，可以减少结构承受的地震作用，减少结构构件尺寸、钢筋用量，节约结构造价，尽管附加耗能装置会增加工程投资，但是通过合理设计，基本能做到采用附加耗能装置后的建设项目投资略低于不附加耗能装置后的建设项目。
(3)技术合理性
相对于结构本身，耗能装置的质量要小得多，通过耗能装置大量消耗输入结构的能量，尤其是柔性结构的动能是可行的[26][27]。
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2.2 消能器的分类
阻尼器被动控制系统可以通过阻尼器来耗散部分输入结构的动能，从而减少主体结构动力响应[28][29][30]。当前减震市场上消能减震器产品繁多，按照《建筑消能减震技术规程》，消能器可以分为：位移相关型消能器与速度相关型消能器两大类。其中位移相关型消能器耗能能力与消能器两端的相对位移相关，常见的产品有：屈曲约束支撑、摩擦阻尼器等。速度相关型消能器的耗能能力与消能器两端的相对速度有关，常见的产品有：黏滞消能器、黏弹性消能器等。目前在我国建筑减震市场上，这两类消能器均广泛使用。下面将对这几种阻尼器进行简要介绍。
2.2.1 位移相关型消能器
(1)摩擦阻尼器
通过摩擦片之间的相对滑动产生摩擦力做功的阻尼器称为摩擦耗能阻尼器，如图 2.1 所示。Pall 和 Marsh、陈宗明、叶燎原以及欧进萍都在摩擦阻尼器产品的研发应该方面做出了卓有成效的工作。到目前为止，摩擦阻尼器的设计理论已经成熟，包括摩擦阻尼器的工程应用的问题都得到很好的解决，图 2.2 为摩擦阻尼器的结构设计图。
图 2.1 摩擦阻尼器
第三章 结构抗震理论..................................17
3.1 计算分析模型.........................17
3.2 框架结构的动力分析........................... 17
第四章 工程概况与减震方案...........................25
4.1 工程概况....................................25
4.2 设计条件和参数.................................28
第五章 黏滞阻尼器的工程应用..........................41
5.1 设计流程............................41
5.2 减震结构弹性时程分析.......................41
第五章 黏滞阻尼器的工程应用
5.1 设计流程
附设黏滞阻尼器结构设计的重点是黏滞阻尼器的布置位置、数量、阻尼器力学参数及其提供的附加阻尼比[62]。具体附设黏滞阻尼器的钢筋混凝土框架结构的设计流程如下：
(1)利用结构设计软件 YJK 或者 PKPM，采用反应谱法，对结构模型进行分析，确定是否需要附加阻尼比；通过分析，确定结构需要附加阻尼比的数值；
(2)采用 SAP2000 软件或者 Madis 软件，建立结构的有限元模型，加入黏滞阻尼器单元，选择合适的地震波，对结构进行多遇地震作用下的弹性时程分析，计算附加阻尼比；
(3)如果计算得到的附加阻尼比数值与目标值出现较大差异，则需要调整方案，重新分析，直到计算得到的附加阻尼比数值与目标值一致为止。
(4)当附加阻尼比数值达到目标值，对模型进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，验算模型的性能指标是否满足规范与导则要求，同时得到黏滞阻尼器的极限位移、极限力等参数，提交给厂家进行分析项目的黏滞阻尼器定制生产。
图 2.2 摩擦阻尼器(结构图)
第六章 结论与建议
6.1 主要结论
黏滞阻尼器仅为结构提供附加阻尼比，不提供附加刚度，因此在结构上布置黏滞阻尼器，不会增加结构的地震作用，而黏滞阻尼器提供的附加阻尼比将减少主体结构的地震响应。鉴于黏滞阻尼器在结构减震中效果明显，本文针对云南地震烈度区，小型钢筋混凝土框架采用黏滞阻尼器减震设计问题，本研究以《建筑抗震设计规范》与《云南省建筑消能减震设计与审查技术导则》为理论依据，结合云南省楚雄牟定某老年公寓商住楼工程的减震设计，依据总结提出附设黏滞阻尼器的结构减震设计流程，对老年公寓商住楼工程进行了减震设计与研究分析。通过对老年公寓商住楼工程的研究分析，确保了工程的安全，同时也得到了黏滞阻尼器的布置与产品参数。具体研究工作如下：
(1)系统总结消能减震的概念、原理，以及主要消能器在云南省的应用现状。结合黏滞阻尼器的消能减震的原理，根据抗震规范与云南省建筑减震设计要求，总结归纳了附设黏滞阻尼器的结构减震设计流程。
(2)以楚雄牟定某老年公寓商住楼工程作为研究对象，通过在结构上附设黏滞阻尼器，研究了小震作用下，黏滞阻尼器主要参数对结构的动力响应，从而初步确定了小型钢筋混凝土框架结构采用的黏滞阻尼器减震时，黏滞阻尼器主要力学参数取值的基本范围。对于小型钢筋混凝土框架结构减震所采用的黏滞阻尼器，K/C=100-200，阻尼器系数 C 取50-100kN/(mm/s)α，阻尼指数 范围在 0.2-0.5 之间较为合适。
(3)对布置黏滞阻尼器的楚雄牟定某商住楼工程进行减震分析，通过小震弹性时程分析与大震弹塑性时程分析，对比原结构和消能减震结构在地震作用下的动力响应，确定达到结构的减震目标，并满足规范与云南省导则的要求。同时通过减震分析，研究得到了本工程布置的黏滞阻尼器力学参数，且黏滞阻尼器的力学参数合理，可以交付工厂进行生产，用于安装在结构设计位置，用于结构的减震。研究为高地震烈度区，布置黏滞阻尼器的小型钢筋混凝土框架结构减震设计提供了参考。
参考文献（略）