建筑结构消能减震设计与案例

第1章消能减震结构的概念与应用

1．1基本概念

1．2工程实例

1．2．1国外工程案例

1．2．2国内工程案例

参考文献

第2章消能减震结构的力学原理

2．1基本力学原理

2．2位移相关型消能器

2．3速度相关型消能器

参考文献

第3章消能器的构造与力学模型

3．1消能器的分类

3．2消能器的构造和力学模型

3．2．1黏滞消能器

3．2．2黏弹性消能器

3．2．3软钢剪切消能器

3．2．4金属弯曲消能器

3．2．5屈曲约束支撑

3．2．6铅消能器

3．2．7摩擦消能器

3．2．8其他消能器

参考文献

第4章消能器的技术要求与实验

4．1消能器的技术要求

4．1．1一般要求

4．1．2黏滞消能器

4．1．3黏弹性消能器

4．1．4金属消能器

4．1．5屈曲约束支撑

4．1．6摩擦消能器

4．2消能器的性能实验

4.2.1黏滞消能器性能实验

4.2.2黏弹性消能器性能实验

4．2．3软钢剪切消能器性能实验

4．2．4履带式消能器性能实验

4．2．5屈曲约束支撑性能实验

参考文献

第5章消能减震结构设计方法

5．1性能目标和基本原则

5．2消能器的选择

5．3消能器的布置与连接

5．4消能减震结构分析与附加阻尼比计算

5．4．1消能器对结构的影响

5．4．2振型分解法

5．4．3能量法

5．4．4消能减震结构分析方法

5．5主体结构设计

5．6消能减震结构的实用设计方法

5．7结构分析软件与工具

5．7．1PKPM系列软件

5．7．2EDStruDesign程序

5．7．3ETABS

5．7．4SAP 2000

5．7．5MIDAS/GEN

5．7．6ABAQUS

参考文献

第6章消能减震部件的连接与构造

6．1连接与节点的一般要求

6．2常见连接与节点形式

6．3连接设计计算

6．3．1提取连接设计相关数据

6．3．2消能器与连接板的连接计算

6．3．3连接板与预埋板的连接计算

6．3．4预埋板与主体结构的连接计算

6．3．5节点施工图

6．4构造要求

参考文献

第7章黏滞消能器消能减震结构设计案例

7．1一般设计流程

7．2工程概况

7．2．1项目背景

7．2．2结构概况

7．3结构模型

7．4输入地震动评价

7．5基于能量法的减震效果评价

7．5．1消能减震结构的地震反应

7．5．2消能减震方案的效果评价

7．6基于时程分析法的减震效果评价

7．6．1设置消能器前后层剪力对比

7．6．2设置消能器前后层间位移角对比

7．6．3设置消能器前后楼层加速度对比

7．6．4结构能量时程

7．6．5减震结构附加阻尼比分析

7．6．6罕遇地震作用下消能减震结构的弹塑性时程分析

7．7小结

参考文献

第8章黏弹性消能器消能减震结构设计案例

8．1一般设计流程

8．2工程概要

8．2．1工程简介

8．2．2设计基本指标

8．3设计依据

8．3．1设计规范

8．3．2结构分析软件

8．4分析模型的建立

8．5输入地震动评价

8．5．1设计地震动

8．5．2设计地震动响应评价

8．6多遇地震下结构消能减震分析

8．6．1减震方案的选取

8．6．2黏弹性消能器设计参数

8．6．3多遇地震作用下非线性时程分析

8．7基于性能的抗震评估

8．7．1多遇地震下的分析结果

8．7．2基本烈度地震下的分析结果

8．7．3罕遇地震下的分析结果

8．7．4罕遇地震下Pushover分析

8．8小结

参考文献

第9章金属屈服消能器消能减震结构设计案例

9．1一般设计流程

9．2工程简介

9．2．1项目背景

9．2．2结构概况

9．2．3软钢屈服消能器特性

9．2．4软钢消能器初步设计

9．2．5动力时程分析模型

9．2．6动力时程分析结果

9．3小结

参考文献

第10章屈曲约束支撑消能减震结构设计案例

10．1一般设计流程

10．2工程概要

10．2．1项目背景

10．2．2结构概况

10．3小震设计

10．4大震分析

10．4．1方案比选

10．4．2结构模型

10．4．3输入地震动评价

10．4．4方案优化

10．4．5抗倒塌性能对比

10．5小结

参考文献

第11章消能减震结构弹塑性分析方法与案例

11．1结构弹塑性分析的目的和意义

11．2一般设计流程

11．3工程概况

11．4设计信息

11．5动力弹塑性分析方法

11．5．1分析软件

11．5．2非线性性质

11．5．3材料本构

11．5．4受压与受拉损伤因子与混凝土拉压应变应力关系

11．6动力弹塑性分析结果

11．6．1模型检验

11．6．2结构变形

11．6．3剪力墙损伤

11．6．4主框架性能

11．6．5消能器性能

11．7小结

参考文献

第12章结语

附录A黏滞流体消能器选型表

附录B黏弹性阻尼器（TRC）选型表

附录C软钢剪切消能器选型表

附录D履带消能器选型表

附录EUBB选型表

附录FABAQUS后处理C 程序2100433B

汶川地震以后，消能减震结构在建筑工程领域得到大量的应用，越来越多的设计人员意识到消能减震技术的重要性，但苦于没有详细介绍消能减震结构设计方法的书籍。《建筑消能减震技术规程》（JGJ 297—2013）已于2013年12月1日实施，笔者作为该规程编制组成员之一，在多年研究和工程实践的基础上，推出这部建筑消能减震设计方法的书籍，希望对广大工程设计人员有所帮助。

2008年“5·12”汶川地震后，消能减震技术日益得到建筑结构设计人员的关注。《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)于2013年12月1日起实施。可以预见消能减震技术将在建筑结构中得到广泛应用。

为了帮助广大设计人员了解并掌握建筑结构消能减震设计方法，本书结合工程案例对建筑消能减震结构设计的关键技术进行了详细介绍。本书共分为12章，第1章介绍消能减震结构的概念与发展，第2章介绍消能减震结构的力学原理，第3章介绍消能器的构造和力学模型，第4章介绍消能器的技术要求和实验，第5章介绍消能减震结构的分析与设计，第6章介绍消能部件的连接与构造，第7~10章分别介绍采用黏滞消能器、黏弹性消能器、金属屈服消能器和屈曲约束支撑的消能减震结构设计案例，第11章介绍消能减震结构弹塑性分析案例，第12章对消能减震技术进行了简要总结和展望。

北京羿射旭科技有限公司的孙江波完成了本书的附录A~E的编写，清华大学的张钰和刘继新完成了本书的文字编辑和校对工作,北京羿射旭科技有限公司的张立成、徐昌岩和姚嗣成为本书的编写提供了大量照片和文字素材。在此对他们的付出表示衷心的感谢。

本书的完成得到了以下项目的支持：国家自然科学基金项目，国家十二五科技支撑项目，清华大学自主科研计划，在此也表示衷心的感谢。

由于笔者水平所限，且成书时间仓促，本书难免存在疏漏之处，敬请读者予以谅解和指导。

作者2014年1月于清华园

《建筑结构CAD:PKPM应用与设计案例》为高等学校土建类专业“十二五”规划教材之一。