【01 黏滞阻尼器减震设计篇】建筑消能减震技术规程 JGJ 297-2013应该注意的那些点

黏滞阻尼器的基本构造是什么，是用来干嘛的呢？黏滞阻尼器的关键控制参数有哪些呢？为啥工程上这么喜欢采用黏滞阻尼器呢？采用黏滞阻尼器的消能减震结构有哪些设计重点需要考虑呢？下面将为您逐一解答，希望对您有所帮助。

Q1什么是黏滞阻尼器？

黏滞阻尼器是由缸体、活塞、黏滞材料（常采用二甲基硅油）等部分组成，利用黏滞材料运动时产生黏滞阻尼耗散能量的减震装置，常根据构造分为孔隙式阻尼器、间隙式阻尼器和组合式阻尼器。

Q2黏滞阻尼器的关键参数有哪些？

根据JG/T 209-2012，指出黏滞阻尼器的命名规则如下:

那么极限阻尼力、最大阻尼力、设计阻尼力、最大输出阻尼力、设计位移、极限位移、设计容许位移等之间有什么关系呢？

其实我们只需要关注大震下通过结构整体弹塑性分析确定所有阻尼器的最大出力作为设计阻尼力和设计位移（设计容许位移，此处未统一），为保证阻尼器有一定安全储备，根据规范常取1.2倍或1.5倍设计阻尼力、设计位移分别作为极限阻尼力（也即最大输出阻尼力、最大阻尼力）和极限位移，目前各种规范针对该部分还有一定分歧，目前正在编制的阻尼器相关规范应该会统一描述。

Q3什么情况会采用黏滞阻尼器？

当结构无需赋予更多附加刚度，而需赋予一定附加阻尼时以减小构件截面和配筋时，可优选黏滞阻尼器作为消能减震产品。合格的黏滞阻尼器出色的耗能效果在工程上被广为应用。

Q4黏滞阻尼器一般有哪几种布置形式？

黏滞阻尼器常采用墙式和支撑式两种，针对填充墙位置较多的建筑优选墙式。

Q5黏滞阻尼器布置规则是什么？

1. 黏滞阻尼器宜根据需要布置在主轴方向，宜设置在层间相对速度较大的位置；【3.1.4，6.2.1】
2. 黏滞阻尼器的布置不宜使结构出现薄弱构件或薄弱层【6.2.1-4】，目的是为了不在某一层布置过多（位移型阻尼器该方面需更为注意）或过少阻尼器导致不同地震烈度下薄弱层的出现。条文【6.2.3-4】消能减震结构布置消能部件的楼层中，消能器的最大阻尼力在水平方向上分量之和不宜大于楼层层间屈服剪力的60%，一般也是指大震分析工况，目的也是为了不在某一层布置过多阻尼器；
3. 楼层的消能部件的最大阻尼力与主体结构的层间剪力与层间位移的乘积之比的比值宜接近【6.2.2-2】；
4. 按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的要求，当消能减震结构总阻尼比超过30%时，应取30%；
5. 黏滞阻尼器布置数量不宜过少，目前地标对黏滞阻尼的最小附加阻尼比等给出了相关规定。

Q6用于建筑的黏滞阻尼器有什么要求？

1. 黏滞阻尼器的极限位移应大于设计位移的120%，极限速度应大于消能器设计速度的120%。【3.2.1】设计位移应通过结构在罕遇地震下的整体弹塑性分析确定【3.3.7】；
2. 承受竖向荷载作用的消能器应按主体结构要求进行防火处理【3.6.1】，注：黏滞阻尼器一般不承受竖向荷载；
3. 黏滞阻尼器的设计使用年限不宜小于建筑物的设计使用年限【5.1.1】；
4. 黏滞消能器由消能黏滞材料和非消能的缸体、活塞、密封圈等组成。黏滞阻尼器中非消能构件的材料应根据1.5倍极限阻尼力作为设计荷载进行强度要求等验算【5.1.4】。

Q7黏滞阻尼器预埋件及连接件有什么要求？

1. 在消能器极限速度对应的阻尼力作用下，与消能器连接的支撑、墙、支墩、预埋件、节点板均应处于弹性状态，【3.4.3、7.1.6】即需要根据罕遇地震下结构弹塑性分析下黏滞阻尼器的最大阻尼力的1.2倍来进行验算；
2. 钢筋混凝土构件作为黏滞阻尼器的支撑构件时，如墙式黏滞阻尼器，混凝土强度不应低于C30【3.5.2】；
3. 黏滞阻尼器与主体结构的连接一般分为支撑型和墙型等，当采用支撑型连接时，不宜采用“K”字型布置，支撑宜采用双轴对称截面；
4. 速度线性相关型消能器与斜撑、墙体（支墩）或梁等支承构件组成消能部件时，支承构件沿消能器消能方向的刚度应符合下式规定：

针对非线性黏滞阻尼器，可采用黏滞阻尼器等效线性化进行验算。

Q8消能减震结构减震分析应注意哪些关键问题？

1.  计算分析应考虑黏滞阻尼器安装次序的影响【3.5.3】；
2. 考虑主轴方向和斜交方向大于15°的抗侧力构件方向的水平地震作用，根据结构特点考虑双向地震作用和竖向地震作用【4.1.1】；
3. 选波要求参见【划重点与简析】建筑隔震设计标准（GB/T 51408-2021）；
4. 黏滞阻尼器的恢复力模型可采用麦克斯韦模型；
5. 抗震验算时，结构第i层的水平地震作用标准值的楼层剪力与第i层及以上的重力荷载代表值之比应大于楼层最小地震剪力系数【4.2.3】，即
6. 8度和9度时建造于III、IV类场地，采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱、桩筏联合基础的钢筋混凝土高层消能减震结构，当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍～5倍范围时，若计入地基与结构动力相互作用的影响，对刚性地基假定计算的水平地震剪力可根据高宽比进行折减，其层间变形可按折减后的楼层剪力计算【4.2.5】；
7. 竖向地震作用应根据是否归属于9度高层消能减震结构、平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架、长悬臂和其他大跨度消能减震结构进行考虑【4.3】。

Q9消能子结构应该如何设计？

1. 结构构件截面抗震验算，应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011执行；当进行罕遇地震作用下的抗震验算时，结构构件承载力抗震调整系数均应采用1.0。悬臂墙验算和消能子结构验算时应当关注；
2. 为保证黏滞阻尼器能有效发挥效用，消能子结构不宜设置过刚也不宜设置过柔，目前常采用性能化设计，以损伤来校核消能子结构设计是否满足要求。

Q10黏滞阻尼器第三方检测比例是多少？

对黏滞消能器，抽检数量不少于同一工程同一类型同一规格数量的20%，且不应少于2个，检测合格率为100%，该批次产品可用于主体结构。检测合格后，消能器若无任何损伤、力学性能仍满足正常使用要求时，可用于主体结构【5.6.1】。

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