高层建筑结构中结构震动控制的科学应用
上同时施加主动控制与被动控制,将主动控制与被动控制结合起来,联合应用,克服了单种控制应用的局限性,充分发挥出两种控制的系统的优势。这种混合控制为震动控制的结构提供了更大的安全保障,几种控制措施联合应用,必将运用于未来的高层建筑中的结构震动控制。
二、高层建筑结构设计要点
七十年代以来,我国一直在总结大地震灾害造成高层建筑严重破坏的原因,并提出了结构抗震概念设计。虽然小有成效,但还有很多不足之处。比如以主体结构的破坏为代价,利用建筑主体结构自身的延性来消耗地震能量,这种抗震概念设计在一定程度上能确保主体结构在地震的影响下不倒塌,但却不能确保主体结构不受破坏,而且这种建筑主体结构震后修复难度特别大,有的甚至无法修复。因此,要使高层建筑在大地震的作用下造成的破坏降到最低,必须从以下几点通过结构震动控制的角度来建立高层建筑的减震、抗震概念设计。
(一)充分利用冗余结构进行减震
冗余结构在一般的荷载的作用下是不参与结构的工作的,只有地震的强度达到一定的程度时,冗余结构才会发挥它吸收地震能量的作用,从而确保高层建筑结构的安全。比如在框架结构中,可以设一些冗余的短柱,利用短柱来保护主体结构。
(二)合理布局吸能器
吸能器靠自身吸收能量来保护建筑主体结构,使结构震动转移从而达到控制结构震动的目的。吸能器一般设置在梁端、抗震缝等节点或链接处,由于吸能器是一种非结构构件,比较容易修复、更换,这不会对高层建筑主体结构造成影响。另外,吸能器是允许弹性变形的,在一般的小地震荷载作用下,吸能器还处于一种刚性的状态,但是发生大地震时,随着结构受力与变形的增加,吸能器将进入弹性状态,能产生较大的弹性,吸收大量的地震能量,从而达到保护高层建筑物主体结构的目的。吸能器结构多样,其主要材料有钢材、钢纤维化混凝土等,样式有摩擦器、支持吸能器,还有粘弹性阻尼减震器等。
(三)在高层建筑主体非承重构件中设置耗能材料
为了尽可能地消耗地震能量,进一步保护高层建筑主体结构,应该在高层建筑结构主体非承重构件中设置耗能材料。比如在高层建筑框架结构的充填墙中设置X型耗能材料,这样,在地震发生时,耗能材料就能最大限度地发挥出它的作用。
(四)选择合理的结构布置方案
在抗震结构概念设计过程中,应该特别重视结构布置,选择合理的结构布置方案。从结构震动控制的角度来看,结构的平面设
二、高层建筑结构设计要点
七十年代以来,我国一直在总结大地震灾害造成高层建筑严重破坏的原因,并提出了结构抗震概念设计。虽然小有成效,但还有很多不足之处。比如以主体结构的破坏为代价,利用建筑主体结构自身的延性来消耗地震能量,这种抗震概念设计在一定程度上能确保主体结构在地震的影响下不倒塌,但却不能确保主体结构不受破坏,而且这种建筑主体结构震后修复难度特别大,有的甚至无法修复。因此,要使高层建筑在大地震的作用下造成的破坏降到最低,必须从以下几点通过结构震动控制的角度来建立高层建筑的减震、抗震概念设计。
(一)充分利用冗余结构进行减震
冗余结构在一般的荷载的作用下是不参与结构的工作的,只有地震的强度达到一定的程度时,冗余结构才会发挥它吸收地震能量的作用,从而确保高层建筑结构的安全。比如在框架结构中,可以设一些冗余的短柱,利用短柱来保护主体结构。
(二)合理布局吸能器
吸能器靠自身吸收能量来保护建筑主体结构,使结构震动转移从而达到控制结构震动的目的。吸能器一般设置在梁端、抗震缝等节点或链接处,由于吸能器是一种非结构构件,比较容易修复、更换,这不会对高层建筑主体结构造成影响。另外,吸能器是允许弹性变形的,在一般的小地震荷载作用下,吸能器还处于一种刚性的状态,但是发生大地震时,随着结构受力与变形的增加,吸能器将进入弹性状态,能产生较大的弹性,吸收大量的地震能量,从而达到保护高层建筑物主体结构的目的。吸能器结构多样,其主要材料有钢材、钢纤维化混凝土等,样式有摩擦器、支持吸能器,还有粘弹性阻尼减震器等。
(三)在高层建筑主体非承重构件中设置耗能材料
为了尽可能地消耗地震能量,进一步保护高层建筑主体结构,应该在高层建筑结构主体非承重构件中设置耗能材料。比如在高层建筑框架结构的充填墙中设置X型耗能材料,这样,在地震发生时,耗能材料就能最大限度地发挥出它的作用。
(四)选择合理的结构布置方案
在抗震结构概念设计过程中,应该特别重视结构布置,选择合理的结构布置方案。从结构震动控制的角度来看,结构的平面设
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