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四川省建筑科学研究院 四川省成都市 610000
摘要：近年来地震频发，减震技术应用越来越多。连梁阻尼器是一种受到广泛关注的新型的阻尼器。本文主要采用有限元软件sap2000对剪力墙结构进行分析。在小震作用下，基于连梁阻尼器耗能、减震效果以及采用连梁阻尼器后所引起的剪力墙结构刚度下降等方面探讨连梁阻尼器适用性。
关键词：连梁阻尼器；适用性；减震技术；sap2000
1 研究背景
近年来我国特别是四川地区地震频发，接连发生了“5.12”汶川地震和“4.20”雅安地震，造成了巨大的生命财产损失。结构安全的重视引起了广泛重视。传统的抗震结构有许多局限，如高烈度区高度及结构平面布置限制，减隔震技术以其特有优势在此情况下得到大力发展。许多新型的产品应运而生，连梁阻尼器是其中较为热门的一种新型阻尼器。连梁阻尼器的布置方式是替代原有的剪力墙连梁，其目的是通过连梁阻尼器剪切变形耗散能量，相对传统的阻尼器，连梁阻尼器布置方面、美观，不影响建筑使用功能。
本文主要针对目前较为成熟的、应用较多的一种粘弹性连梁阻尼器进行研究，具体构造如图1，由三层钢板间隔两层高阻尼橡胶制造。其工作方式如图2，通过三个钢板的相互移动，对高阻尼橡胶做功，耗散地震能量，为结构提供附加阻尼。
2 剪力墙结构受力特点
连梁阻尼器主要利用两片剪力墙之间的连梁剪切变形耗散能量，适合用于跨高比较小的连梁部位。这类连梁大多存在于双肢剪力墙中。其侧向受力特点如图3。
据文献1可知，双肢剪力墙在倒三角形分布荷载下的等效刚度及顶点位移分别为：
等效刚度
顶点位移
连梁刚度越大，刚度影响系数越小，等效刚度则越大。
3 连梁阻尼器耗能能力
采用一平面双肢剪力墙作为模型，两片剪力墙均长2m，厚度200mm，中间连梁长1.2m，尺寸为200x600mm，层高3.3m，共12层。在sap2000中模拟，剪力墙采用壳单元模拟，连梁采用线单元模拟，本文主要研究小震作用下情况，剪力墙和梁均只考虑弹性状态，根据我国抗规，计算位移时，可不考虑连梁刚度折减。对其施加水平力，使模型最大层间位移达到1/1017，接近规范规定的最大弹性层间位移1/1000。
不考虑楼板作用时，计算最大层间位移出连梁两端相对位移，水平相对位移不足0.01mm，可忽略不计，竖向相对位移为1.1mm。
以一表观尺寸接近200x600连梁阻尼器为例，其微小变形区性能如下图4所示：
相对位移1.1mm时，变形不足10%，连梁阻尼器充分发挥性能时变形可达300%，此时可认为连梁阻尼器处于弹性阶段，提供的附加阻尼器比可忽略不计。
从另一个方面来看，连梁阻尼器工作性能主要是由连梁两端竖向变形引起的[2][3][4]，实际工程中，我国规范是要求“小震不坏”，即所有的构件都应处于弹性状态，包括楼板和连梁，考虑楼板及空间作用，实际连梁两端位移应小于上述位移。
4 连梁阻尼器引起的整体刚度下降
上述连梁阻尼器在变形为10%时，其表观剪切模量为2.11N/mm2，粘弹性题尺寸可达600x800mm，则其剪切刚度为1x106N/mm。原连梁阻尼器的剪切刚度在弹性状态下仅考虑混凝土刚度，为1.44x109N/mm，考虑0.4倍折减系数，为0.576x109N/mm，二者不是一个数量级。连梁阻尼器按此刚度带入模型中进行静力计算。平面剪力墙侧向刚度急剧下降，相同侧向位移作用下，最大层间位移角达到1/200，这严重不满足我国规范对于建筑结构的基本要求。
总结
我国规定的小震是50年超越概率为63%的地震烈度，发生概率较大。我国结构规范最基本的规定为“小震不坏”，无论采用哪种方式来抵御地震都应满足这一条件。连梁阻尼器有可能会在中震、大震发挥其耗能性能，但是在小震是应考虑其不能发挥性能或仅能发挥有限性能，不能盲目采用毫无根据的附加阻尼比来计算。同时连梁阻尼器对剪力墙结构整体刚度的降低也应考虑在设计内。
参考文献：
[1]过镇海.钢筋混凝土原理[M].北京.清华大学出版社.2013
[2]潘鹏，叶列平.建筑结构消能减震设计与案例[M].北京.清华大学出版社.2014
[3]周云，徐赵东.粘弹性阻尼结构的性能分析方法及工程应用[J].地震工程与工程震动.1998，18（3）
[4]张琴，楼文娟.粘弹性阻尼器参数设计及位置优化使用方法[J].工业建筑.2003，33（6）
摘要：近年来地震频发，减震技术应用越来越多。连梁阻尼器是一种受到广泛关注的新型的阻尼器。本文主要采用有限元软件sap2000对剪力墙结构进行分析。在小震作用下，基于连梁阻尼器耗能、减震效果以及采用连梁阻尼器后所引起的剪力墙结构刚度下降等方面探讨连梁阻尼器适用性。
关键词：连梁阻尼器；适用性；减震技术；sap2000
1 研究背景
近年来我国特别是四川地区地震频发，接连发生了“5.12”汶川地震和“4.20”雅安地震，造成了巨大的生命财产损失。结构安全的重视引起了广泛重视。传统的抗震结构有许多局限，如高烈度区高度及结构平面布置限制，减隔震技术以其特有优势在此情况下得到大力发展。许多新型的产品应运而生，连梁阻尼器是其中较为热门的一种新型阻尼器。连梁阻尼器的布置方式是替代原有的剪力墙连梁，其目的是通过连梁阻尼器剪切变形耗散能量，相对传统的阻尼器，连梁阻尼器布置方面、美观，不影响建筑使用功能。
本文主要针对目前较为成熟的、应用较多的一种粘弹性连梁阻尼器进行研究，具体构造如图1，由三层钢板间隔两层高阻尼橡胶制造。其工作方式如图2，通过三个钢板的相互移动，对高阻尼橡胶做功，耗散地震能量，为结构提供附加阻尼。
2 剪力墙结构受力特点
连梁阻尼器主要利用两片剪力墙之间的连梁剪切变形耗散能量，适合用于跨高比较小的连梁部位。这类连梁大多存在于双肢剪力墙中。其侧向受力特点如图3。
据文献1可知，双肢剪力墙在倒三角形分布荷载下的等效刚度及顶点位移分别为：
等效刚度
顶点位移
连梁刚度越大，刚度影响系数越小，等效刚度则越大。
3 连梁阻尼器耗能能力
采用一平面双肢剪力墙作为模型，两片剪力墙均长2m，厚度200mm，中间连梁长1.2m，尺寸为200x600mm，层高3.3m，共12层。在sap2000中模拟，剪力墙采用壳单元模拟，连梁采用线单元模拟，本文主要研究小震作用下情况，剪力墙和梁均只考虑弹性状态，根据我国抗规，计算位移时，可不考虑连梁刚度折减。对其施加水平力，使模型最大层间位移达到1/1017，接近规范规定的最大弹性层间位移1/1000。
不考虑楼板作用时，计算最大层间位移出连梁两端相对位移，水平相对位移不足0.01mm，可忽略不计，竖向相对位移为1.1mm。
以一表观尺寸接近200x600连梁阻尼器为例，其微小变形区性能如下图4所示：
相对位移1.1mm时，变形不足10%，连梁阻尼器充分发挥性能时变形可达300%，此时可认为连梁阻尼器处于弹性阶段，提供的附加阻尼器比可忽略不计。
从另一个方面来看，连梁阻尼器工作性能主要是由连梁两端竖向变形引起的[2][3][4]，实际工程中，我国规范是要求“小震不坏”，即所有的构件都应处于弹性状态，包括楼板和连梁，考虑楼板及空间作用，实际连梁两端位移应小于上述位移。
4 连梁阻尼器引起的整体刚度下降
上述连梁阻尼器在变形为10%时，其表观剪切模量为2.11N/mm2，粘弹性题尺寸可达600x800mm，则其剪切刚度为1x106N/mm。原连梁阻尼器的剪切刚度在弹性状态下仅考虑混凝土刚度，为1.44x109N/mm，考虑0.4倍折减系数，为0.576x109N/mm，二者不是一个数量级。连梁阻尼器按此刚度带入模型中进行静力计算。平面剪力墙侧向刚度急剧下降，相同侧向位移作用下，最大层间位移角达到1/200，这严重不满足我国规范对于建筑结构的基本要求。
总结
我国规定的小震是50年超越概率为63%的地震烈度，发生概率较大。我国结构规范最基本的规定为“小震不坏”，无论采用哪种方式来抵御地震都应满足这一条件。连梁阻尼器有可能会在中震、大震发挥其耗能性能，但是在小震是应考虑其不能发挥性能或仅能发挥有限性能，不能盲目采用毫无根据的附加阻尼比来计算。同时连梁阻尼器对剪力墙结构整体刚度的降低也应考虑在设计内。
参考文献：
[1]过镇海.钢筋混凝土原理[M].北京.清华大学出版社.2013
[2]潘鹏，叶列平.建筑结构消能减震设计与案例[M].北京.清华大学出版社.2014
[3]周云，徐赵东.粘弹性阻尼结构的性能分析方法及工程应用[J].地震工程与工程震动.1998，18（3）
[4]张琴，楼文娟.粘弹性阻尼器参数设计及位置优化使用方法[J].工业建筑.2003，33（6）