张彦
天津天咨拓维建筑设计有限公司 300000
摘要：随着我国经济的发展和建筑技术的提升，我们可以将最新的耗能减震技术运用在高层结构的结构强度提升上，把高层结构中的普通支撑方式变为耗能支撑，形成耗能减震层，以此来加强高层结构的稳定性和使用寿命。带耗能减震层高层结构主要分为三个方面：对系统本身的结构设计、对系统的体系设计、对设计要求进行分析。本文将主要从这三个层面带耗能减震层高层结构体系进行分析与设计方法研究。
关键词：耗能减震层；高层结构体系；分析；设计
一、研究耗能减震技术的重要意义
随着高层建筑的复杂化和高层化趋势的出现，原有的加强层高层结构设计已经满足不了当前的需要。以往的加强层高层结构设计中，一旦发生较大的高层结构侧移现象有可能就会发生结构的变形。如果发生地震，原有的加强层高层结构设计的薄弱层很容易发生形变而造成在内力的作用下严重的结构毁坏。所以，以往的加强层高层结构设计并不能做到抗震。由此看出，改善加强层的结构，让其具有一定的抗震性能是十分重要的。为了满足市场需要，耗能减震技术被应用到了高层建筑之中。带耗能减震技术较原来的带加强层高层结构设计相比具有良好的抗震性。在地震到来之时，带耗能减震层不仅能够消耗地震输入的能量，而且还能对主体进行有效的控制，最大程度的减少地震所带来的损失，提高高层建筑的抗震性与稳定性。在实际的应用和调查研究中，证实了带耗能减震高层结构体系在高层建筑的坑震和抗风上都具有优异的表现。因此，带耗能减震高层结构体系不仅满足高层建筑的设计需要，而且具有更高的性价比。
二、耗能减震装置的结构分析
耗能减震装置是通过内部架构的相互作用和相互消耗所产生的弹塑性滞回变形来吸收装置所产生的能量。耗能减震装置主要由屈曲约束支撑、黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器组成[1]。
（一）屈曲约束支撑构件分析
屈曲约束支撑主要有核心单元和外约束单元组成。屈曲约束支撑主要利用核心单元的弹塑性形变来进行能量的消耗从而达到吸收能量的作用。屈曲约束支撑是一种被动减震装置，它与传统的减震装置相比，耗能效果更好而且安装方便性价比高，目前屈曲约束支撑已经成为了广泛使用的减震装置。
（二）黏滞阻尼器的构件分析
黏滞阻尼器主要由活塞、缸体、黏滞材料构成。当发生地震等情况时，黏滞阻尼器在外力的作用下，黏滞材料会消耗能量从而达到减震的效果。黏滞阻尼器的性能十分稳定具有很强的能量消耗作用，在工程加固领域的利用率很高。
（三）黏弹性阻尼器构件分析
黏弹性阻尼器是通过黏弹材料的形变来消耗能量，黏弹性阻尼器的能量消耗作用很大，能有效消耗风振能量，而且价格低廉安装难度小。
三、耗能减震技术的设计思路
带耗能减震高层结构体系具有良好的抗风性与抗震性，在不断的试验研究之中，带耗能减震高层结构体系不同的结构组合所获得的抗震效果和抗风能力已经得到了一些的理论数据。在实际带耗能减震高层结构体系的设计之中，如何根据设计对象的自身结构以及实际情况进行耗能减震层的设计是十分重要的。在我们对带耗能减震高层结构体系进行相关设计时，主要有以下三种情况[2]。
（一）设置单道黏滞减震层
当设置单道黏滞减震层时，我们可以把带耗能减震结构布置在设计对象的中部或顶部。把带耗能减震结构布置在建筑物的中部可以有效地减轻建筑物的顶端位移现象，而把带耗能减震结构布置在建筑物的顶部可以有效的减轻建筑物的基底剪力。在进行实际应用时，应根据实际情况进行单道黏滞减震层的设置。
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（二）设置多道黏滞减震层
在进行多道黏滞减震层的设计时，我们可以利用相关公式来计算，确定多道黏滞减震层的布置数量。在一般情况下，多道黏滞减震层的数量一般为三道或四道。多道黏滞减震层设置完成后，要利用减震层阻尼比公式进行计算，从而优化减震层阻尼器的数量及阻尼参数。
本文所给出的带耗能减震高层结构的设计方式都是切实有效的，在进行实际应用时，应该根据高层建筑的实际情况进行优化设计，选择最优化方案进行带耗能减震高层结构体系的设计[3]。
四、对带耗能减震层高层结构体系的设计要求
（一）带耗能减震层高层结构体系减震设置
在进行带耗能减震层高层结构体系的减震设置时，应该充分考虑设计对象的实际环境、系统布置、结构设计等因素。这些因素都会给带耗能减震层设计的减震性带来一定的影响。所以，我们在进行带耗能减震层设计时，应该考虑进行综合考虑，加强建筑的抗震性。在进行设计时，应该先预测地震发生时建筑出现的位移情况和内力作用下发生的结构形变情况，根据实际情况选择合适的减震层。在普通地震的侵袭下，减震层可以给建筑提供高效的保护，减少建筑的损伤。在罕见地震的侵袭下，减震层应该最大限度的保护建筑的主体结构，最大限度的防止垮塌情况的出现，在发生地震的情况下最大限度的保护人民的生命财产安全。
（二）带耗能减震层高层结构的安装要求
带耗能减震层高层结构的伸臂桁架和环带桁架的主要作用是在发生地震时提供支撑和阻尼耗能，减少结构的变形。但伸臂桁架和环带桁架并不能承受竖向荷载。为了避免在施工过程中伸臂桁架和环带桁架因竖向荷载发生形变，可将伸臂桁架和环带桁架进行临时固定，当主体结构封顶时再将其完全固定，避免伸臂桁架额环带桁架出现损坏。
（三）阻尼器的设计要求
带耗能减震层高层结构采用支撑型阻尼器，阻尼器支撑刚度与阻尼器的支撑效果成正比的。所以，我们可以根据实际需要设计加大阻尼器的支撑刚度，但过大的支撑截面会提升施工成本[4]。
（三）阻尼器周围结构的设计要求
阻尼器与主体的连接部分应根据实际情况进行综合设计，在进行设计时，为了保证不同的阻尼器不同时出现最大荷载量，应该将阻尼器的最大荷载量作为设计用构件内力进行阻尼器的荷载设计。
总结
随着世界上的高层建筑数量的不断增长，高层建筑也向着复杂化、高度化的方向发展。采用现有的高层建筑加强技术已经不能满足人们的需要，所以发展一种新的高层建筑加强结构是十分重要的。因此，带耗能减震层高层结构设计得到了快速发展的机会。带耗能减震层高层结构体系不仅具有优异的性能，而且性价比较高，符合当前高层建筑的发展需求。随着国内外的专家对这项技术的不断研究，带耗能减震层高层结构体系已经日趋成熟，并已经可以进行实际应用。本文只对带耗能减震层高层结构体系的部分层面进行研究，除此以外还需要更多的研究人员进行研究，只有这样才能促进带耗能减震层高层结构体系的不断完善。
参考文献
[1]超高层建筑伸臂桁架-核心筒剪力墙节点受力性能数值与理论研究[J].聂建国,丁然,樊健生.工程力学. 2014(01)
[2]周云,林绍明.带耗能减震层框架-核心筒结构的简化模型与减震机理研究[J].工程力学,2016,33(2):136-144.
[3]朱飞飞.屈曲约束支撑在大悬挑钢桁架结构中的耗能减震性能研究[D].合肥工业大学,2017.
[4]吴克川.端部改进型防屈曲支撑抗震性能及其框架结构耗能减震机理研究[D].昆明理工大学,2017.
论文作者:张彦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/18
标签：结构论文; 高层论文; 桁架论文; 体系论文; 阻尼器论文; 屈曲论文; 高层建筑论文; 《防护工程》2018年第12期论文;