2019年19期
       

消能减震技术研究与应用进展
引用文献：

周云 商城豪 张超. 消能减震技术研究与应用进展[J]. 建筑结构，2019，49（19）：33-48.

Zhou Yun Shang Chenghao Zhang Chao. Progress in research and application of energy-dissipated technology[J]. Building Structure，2019,49（19）：33-48.

作者：周云 商城豪 张超
单位：广州大学土木工程学院
摘要：近四十年来,我国建筑消能减震技术研究与应用取得了丰硕的成果,研究开发了一批具有自主知识产权的消能器,设计方法和设计标准日趋成熟,已在新建和既有建筑工程中得到广泛应用。从消能器的研究与开发、消能减震结构创新体系、消能减震设计方法、消能减震标准化、国内典型消能减震工程应用等方面总结了我国消能减震技术研究和应用的成果,指出我国消能减震技术存在的若干关键问题及未来需重点研究的方向,为下一步消能减震技术研究和发展提供参考。
关键词：消能器 消能减震技术 减震结构体系 标准化
作者简介：周云,博士,教授,Email:zhydxs@163.com。
基金：

0 引言

　　 传统结构抗震设计是通过增加结构自身强度、刚度等来抵御地震与风振作用,是一种被动消极的抗震对策。自美籍华裔学者姚治平(Yao J.T.P.)[1]首次将结构振动控制技术引入土木工程以来,国内外学者[2,3,4,5,6,7,8]对结构被动控制、主动控制、半主动控制等开展了大量研究,取得丰硕的研究和应用成果。20世纪70年代末,我国学者[9,10]开始对结构消能体系进行研究,并建成数栋设有消能支撑的钢筋混凝土厂房结构。20世纪80年代,周福霖院士等[11,12]提出在结构中装设方框消能支撑进行消能减震,并完成5榀消能支撑结构模型试验。我国机械工业部设计研究院和西北建筑设计院对矩形内框和菱形内框耗能器支撑系统进行了低周往复荷载试验研究[13]。消能减震技术在我国真正蓬勃发展和应用始于1998年启动的首都圈防震减灾示范区建设,北京饭店、北京火车站、中国革命历史博物馆和北京展览馆等一批标志性建筑加固均采用消能减震技术[14]。2008年汶川地震后,大量灾后建筑亟需抗震修复、加固及拆除重建,消能减震技术因其概念简单、减震机理明确、减震效果显著、应用范围广等优点获得广泛应用。2013年四川芦山县地震中,采用隔震技术的芦山县人民医院门诊综合楼在地震中安然无恙,历经强震考验,为政府和社会各界树立了信心[15]。2013年,国家行业标准《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)[16]颁布实施,作为国内外第一部系统的消能减震行业技术标准,标志着我国消能减震技术达到国际领先水平,规程的颁布实施为我国消能减震结构设计和施工提供了技术支撑和指导依据,也为消能减震技术在我国的工程应用推广奠定了坚实的基础。随着社会民众对建筑抗震安全需求的日益增加,消能减震技术在国内抗震领域的应用已越来越多,目前已逐步成为结构抗震的主流技术之一,有关消能减震技术的研究也引起学界和工程界的广泛关注。

　　 近四十年来,我国学者对建筑消能减震技术进行了全面而深入的研究,在消能减震装置开发、性能试验、分析模型、结构设计理论、工程应用等方面取得一系列丰硕成果,并逐步向标准化、规范化、产业化方向发展。本文对我国消能减震技术研究与应用成果进行总结,包括消能器的研究与开发、消能减震结构创新体系、消能减震设计方法、消能减震标准化、国内典型消能减震工程应用等,并指出我国消能减震技术存在的若干关键问题及未来需重点研究的方向,为下一步消能减震技术研究和发展提供参考。

1 消能器的研究与开发

　　 消能减震效果主要取决于消能器的类型与性能,国外开展消能器研究与应用已有多年历史,国内针对消能器的自主研发虽然起步较晚,但发展迅速,取得了丰硕的成果。目前主流的消能器产品包括黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器、金属阻尼器、摩擦阻尼器、复合型阻尼器、屈曲约束支撑等。

　　 为促进消能器的开发、改进和推广,周云[17]提出消能器开发新理念与性能目标。消能器的性能目标应满足:1)构造简单,传力直接;2)耗能机理明确,元件功能清晰;3)能够准确定量描述;4)性能稳定,鲁棒性好;5)具有较高安全储备;6)耐久性好,能长期稳定工作;7)工作适应性好;8)耗能效率高。

1.1 黏滞阻尼器

图1 第三代黏滞阻尼器构造图

　　 图1 第三代黏滞阻尼器构造图

　　  

　　 黏滞阻尼器最早应用于军事和航空领域,之后逐渐引入到结构工程[4,18]。其在结构工程领域三十多年的发展主要可分为三个阶段:以胶泥为填充材料的第一代黏滞阻尼器;采用各种阀门控制并使用蓄能器的第二代黏滞阻尼器;最新发展形成的以小孔射流方式控制的第三代黏滞阻尼器。小孔射流技术是在20世纪80年代发明并开始大量使用[18,19]。该技术使黏滞阻尼器能够安全稳定地工作,目前已得到国际工程界的广泛认同,带来了黏滞阻尼器的新革命。第三代黏滞阻尼器主要由油缸、活塞、阻尼孔、黏滞流体阻尼材料和活塞杆等部分组成,如图1所示。活塞上有特殊构造小孔作为阻尼孔,缸筒内装满硅油等黏滞流体材料。当黏滞阻尼器工作时,随着活塞相对缸筒往复运动,黏滞流体从高压腔体经过阻尼孔或间隙流往低压腔体,在黏滞流体往复流经阻尼孔或间隙的过程中产生射流,因克服摩擦和碰撞等而耗散能量。

　　 我国学者对黏滞阻尼器性能开展了相关理论和试验研究,包括黏滞流体材料改进与活塞头或缸筒等构造改进[20,21,22,23,24,25,26]。为进一步提升黏滞阻尼器性能,周云[27]研制开发了一种新型黏滞-弹性阻尼器,如图2所示,试验研究表明,新型阻尼器耗能稳定,性能良好。为改善黏滞阻尼器工作速度较低时的性能,黄政[28]提出阻尼叠加型黏滞阻尼器,如图3所示。小孔射流、异型孔、阻尼叠加型黏滞阻尼器的对比试验研究表明,阻尼叠加型黏滞阻尼器在低速工作下能很好地满足设计要求,且具有良好的抗疲劳性能。

图2 新型黏滞-弹性阻尼器

　　 图2 新型黏滞-弹性阻尼器

　　  

图3 阻尼叠加型黏滞阻尼器对比试验

　　 图3 阻尼叠加型黏滞阻尼器对比试验

　　  

1.2 黏弹性阻尼器

　　 黏弹性阻尼器最早由美国3M公司设计与制作,1969年被应用于纽约世贸大厦以控制结构风振,标志着黏弹性阻尼器开始应用于土木工程领域[29]。随后,国内外学者对黏弹性阻尼器开展了大量试验研究[5,30,31,32,33,34]。黏弹性阻尼器主要由黏弹性材料和钢板组成,黏弹性体夹在两块钢板之间,通过高温硫化成一体。黏弹性阻尼器产生剪切变形时,黏弹性材料中聚合物分子链组成网络之间产生压缩、错动、松弛以及混合物间产生内摩擦,部分能量以位能形式存储起来,另一部分能量则被耗散或转化为热能。

　　 早期黏弹性阻尼器表现出明显的频率与温度相关性,循环加载下性能退化严重。为改善黏弹性阻尼器的力学性能,周云等[35,36,37]联合日本住友橡胶工业公司研发了高阻尼黏弹性阻尼器,如图4(a)所示。相比传统黏弹性阻尼器,高阻尼黏弹性阻尼器的疲劳性能得到明显提升,其疲劳性能曲线如图4(b)所示。为推动黏弹性阻尼器的国产化,周云等[38,39]联合柳州某公司研制了一种高阻尼橡胶阻尼器,该阻尼器具有滞回曲线饱满、疲劳性能稳定、极限变形能力强等优点。

图4 高阻尼黏弹性阻尼器

　　 图4 高阻尼黏弹性阻尼器

　　  

1.3 铅黏弹性阻尼器

图5 复合型铅黏弹性阻尼器

　　 图5 复合型铅黏弹性阻尼器

　　  

　　 为解决黏弹性阻尼器具有明显的频率相关性、国产黏弹性材料阻尼低等问题,周云基于“多种耗能机制共同耗能”的新型耗能装置设计思想[17],研发了系列复合型铅黏弹性阻尼器,主要有铅橡胶复合阻尼器[40,41]、组合式铅橡胶复合阻尼器[42]、铅黏弹性阻尼器[43],铅黏弹性阻尼器如图5(a)所示。为使铅黏弹性阻尼器有更大的初始刚度与更好的耗能能力,对其进行改进,增加了铅芯直径,并采用四层黏弹性层的构造,形成复合型铅黏弹性阻尼器[44],如图5(b)所示。为进一步提高耗能能力,简化制作工艺,促进铅黏弹性阻尼器的产品化、标准化生产,提出一种多铅芯黏弹性阻尼器[45,46,47],如图5(c)所示。多铅芯黏弹性阻尼器由剪切钢板、约束钢板、铅芯、黏弹性材料、薄钢板、上下连接端板和铅芯封盖组成,具有良好的耗能能力,其典型滞回曲线如图5(d)所示。

　　 汶川地震震害表明,框架及底框结构出现了许多柱头和梁柱节点进入明显塑性状态而导致结构破坏或倒塌的现象。为提高框架结构梁柱节点的抗震性能,周云[48]提出了一种用于节点加固的扇形铅黏弹性阻尼器,如图6(a)所示。地震作用下框架结构侧移变形使得梁柱节点区产生相对转动位移,带动扇形铅黏弹性阻尼器的铅芯产生剪切或挤压变形和黏弹性材料产生剪切变形,耗散地震能量,减小框架结构的侧移及层间位移角,有效保护梁柱节点[49,50]。扇形铅黏弹性阻尼器可直接安装在结构框架柱与梁之间,无需使用额外连接支撑,且体积小,不影响空间使用,既可用于加强新建建筑的梁柱节点抗震性能[51],又可用于既有建筑的节点加固[52],如图6(b)所示。此外,近年来随着装配式建筑的快速发展,扇形铅黏弹性阻尼器为改善装配式结构节点整体性和抗震性能提供了新选择[53,54,55]。

图6 扇形铅黏弹性阻尼器

　　 图6 扇形铅黏弹性阻尼器

　　  

　　 为解决现有联肢剪力墙结构中连梁作为第一道抗震防线在震后存在的修复或更换困难、成本高和耗时长等问题,周云[56]基于“工程结构构件可更换甚至自恢复”设计思想,提出将剪力墙连梁跨中截断设置铅黏弹性连梁阻尼器,如图7(a)所示,以实现剪力墙结构震后无需修复或稍许修复即可恢复使用功能。铅黏弹性连梁阻尼器具有稳定的性能和良好的耗能能力,其典型滞回曲线如图7(b)所示。

图7 铅黏弹性连梁阻尼器

　　 图7 铅黏弹性连梁阻尼器

　　  

1.4 金属阻尼器

　　 金属阻尼器是利用金属元件屈服时产生的弹塑性滞回变形来耗散能量。金属材料往往具有良好的滞回特性和低周疲劳性能,且受外界环境和温度变化的影响较小,国内外学者研制与开发了不同类型的金属阻尼器[6]。软钢阻尼器是应用最为广泛的金属阻尼器。由于软钢进入塑性后有良好的塑性变形能力和滞回耗能性能,低屈服点钢有较低的屈服点与较好的延性。利用这些特性,可根据需要设计成不同形式的金属阻尼器。国内外学者已先后提出了剪切钢板阻尼器、目前,X形加劲软钢阻尼器、三角形加劲软钢阻尼器、开孔式加劲软钢阻尼器等阻尼器[57,58,59,60]。其中,开孔式加劲软钢阻尼器如图8所示,由于其具有良好的消能减震效果,已被广泛应用于实际工程中[61]。

图8 开孔式加劲软钢阻尼器

　　 图8 开孔式加劲软钢阻尼器

　　  

　　 圆环阻尼器利用软钢的滞回变形进行耗能,最早由2根平行的钢棒卷成圆形组成。周云[62]对使用低碳钢制成的圆环阻尼器进行试验研究,结果表明其具有稳定的工作性能和滞回性能,可安装在X形或K形支撑上。为改善圆环阻尼器存在的初始刚度较低、承载能力较差、耗能能力有限等问题,先后提出双环阻尼器[63]、加劲圆环阻尼器[64]和钢屈服-摩擦圆环阻尼器[65],如图9所示。周云[66]利用钢板性能稳定,滞回性能好的特点,设计提出椭圆形钢板阻尼器,如图10所示。此后,国内学者[67]进一步开展研究工作,但该阻尼器仍存在初始刚度小、屈服位移较大等问题。

图9 圆环阻尼器

　　 图9 圆环阻尼器

　　  

　　 相比软钢,铅具有较高的柔性和延展性,有较强的变形跟踪能力,特别是具有动态再结晶特性[68],因此铅成为制作消能减震装置的优选材料之一。铅阻尼器主要有挤压型铅阻尼器[69]、剪切型铅阻尼器[70]、弯剪型铅阻尼器[71]等。U型铅阻尼器力学性能稳定、变形能力强,早期日本将其与隔震支座混合用于隔震结构中[72]。

图10 椭圆形钢板阻尼器

　　 图10 椭圆形钢板阻尼器

　　  

　　 周云基于“多种耗能机制共同耗能”与“局部削弱相当于其他部分加强”的设计思想[17,73],结合铅和钢材的优点,提出钢管铅阻尼器,如图11(a)所示。钢管中部采用抛物线形式进行削弱,使得变形和耗能集中在中部,避免钢管铅阻尼器由于端部连接破坏而过早退出工作。钢管铅阻尼器具有各向同性、小位移屈服耗能、屈服后刚度小、耗能能力强等优点[74,75,76,77,78,79],其典型滞回曲线如图11(b)所示。

图11 钢管铅阻尼器

　　 图11 钢管铅阻尼器

　　  

1.5 屈曲约束支撑

　　 屈曲约束支撑(Buckling Restrained Brace,简称BRB)最早由日本新日铁公司提出[80],此后逐步在日本、美国、中国等国家和地区得到推广与应用,是目前工程中应用较多的阻尼器。BRB通常由核心单元(内芯)与外约束构件组成。目前,各国学者已研制出不同核心单元截面形式的BRB[81,82],如图12所示。国内周云、欧进萍、李国强等学者也对不同截面形式BRB进行了研究[8,83,84,85,86,87]。

图12 不同核心单元截面形式的BRB

　　 图12 不同核心单元截面形式的BRB

　　  

图13 核心单元局部削弱——BRB开孔或开槽示意

　　 图13 核心单元局部削弱——BRB开孔或开槽示意

　　  

　　 传统BRB端部易产生应力集中破坏,针对这一问题,周云提出“核心单元局部削弱相当于其他部位加强”的新型BRB设计理念[73],如图13所示。基于该设计理念,研究并提出了开孔式钢管BRB、开槽式钢管BRB、外包混凝土式BRB[88,89,90,91,92,93,94,95,96],如图14所示。针对传统板式BRB中存在的构造复杂与破坏位置随机问题,提出了开孔钢板装配式BRB和开孔双核心钢板装配式BRB[97,98,99,100,101,102],如图15所示。

1.6 阻尼填充墙

图14 三重圆/方钢管BRB与外包混凝土式BRB

　　 图14 三重圆/方钢管BRB与外包混凝土式BRB

　　  

　　 钢筋混凝土框架填充墙结构是建筑工程中广泛应用的结构形式之一。针对框架填充墙结构的震害特点,周云参照黏弹性阻尼器的耗能机理,对填充墙进行了改进,提出阻尼填充墙[103],其构造如图16所示。阻尼填充墙是在普通填充墙构造的基础上,将墙体划分为3个或多个砌体单元,砌体单元之间以及砌体单元与框架梁之间设置阻尼层,形成类似黏弹性阻尼器的阻尼层与钢板相隔布置的构造。砌体单元的一侧与框架柱固定连接(上下相邻的砌体单元异侧固定),而另一侧与框架柱间设置缝形成柔性连接,并采用柔性材料进行填充。地震作用下,阻尼填充墙上下相邻的砌体单元随框架柱产生相对运动,使得阻尼层产生剪切滞回变形而耗散地震能量,保护墙体的同时改善了框架填充墙结构的抗震性能。

　　 为研究阻尼填充墙的抗震性能,周云等从阻尼填充墙阻尼层[104]、阻尼填充墙单元[105]、带阻尼填充墙的钢筋混凝土框架[106,107]三个层面进行了试验研究,揭示了阻尼填充墙平面内方向的工作机理,提出了简化力学模型[108],对带阻尼填充墙整体框架结构进行抗震性能分析[109,110]。目前,正开展阻尼填充墙平面外受力性能及机理的分析与试验研究[111,112]。

　　 为适应我国建筑工业化的发展趋势,周云提出装配式减震墙板,如图17所示,对其进行减震墙板框架单元与减震墙板框架结构的试验研究[113,114]。此外还将阻尼填充墙应用到既有建筑的加固,提出阻尼填充墙加固震损框架的方法[115,116],即先对震损框架进行局部修复,再采用阻尼填充墙或减震墙板加固。

图15 开孔钢板装配式BRB和开孔双核心钢板装配式BRB

　　 图15 开孔钢板装配式BRB和开孔双核心钢板装配式BRB

　　  

图16 阻尼填充墙示意

　　 图16 阻尼填充墙示意

　　  

图17 装配式减震墙板示意

　　 图17 装配式减震墙板示意

　　  

2 消能减震结构创新体系

　　 将性能良好的消能器巧妙地应用于建筑结构中以解决各类工程实践难题是工程师的职责所在,因此,基于各类新型消能器构建消能减震结构创新体系至关重要。

2.1 高位转换耗能减震结构体系

　　 对于高位转换高层建筑,由于转换层上、下楼层竖向构件不连续,结构竖向刚度发生明显变化,转换层上、下楼层的构件内力容易发生突变,对抗震极为不利[117,118,119]。针对高位转换结构存在的诸多问题,周云[120]提出“从改变结构特性的角度出发解决高位转换结构存在的抗震问题”的思路,将消能减震引入高位转换结构中,从而形成高位转换耗能减震结构体系,如图18所示。高位转换耗能减震结构体系是在高位转换结构的转换层下部楼层中加入消能装置,为结构提供附加阻尼与附加刚度,耗散地震与风振输入结构的能量。研究表明,将消能减震技术应用于高位转换结构中并形成高位转换耗能减震结构新体系是可行的[121,122,123,124]。

图18 高位转换耗能减震结构体系示意

　　 图18 高位转换耗能减震结构体系示意

　　  

2.2 耗能减震层高层结构体系

　　 随着高层建筑功能的需要,高层结构体型越来越复杂,采用现有结构体系进行地震与风振控制的难度越来越高。近年来,国内外许多学者将耗能减震构件引入到高层结构加强层中,以提高结构的抗震性能。O′Neill[125]首次验证了阻尼器设置在加强层实体梁与框架柱连接部件中的减震效果,Smith等[126,127]提出利用核心筒弯曲变形和外框架剪切变形之间较大的竖向变形差来提升黏滞阻尼器的耗能能力,即Damped Outrigger工程实践的概念,并成功应用于菲律宾Shangri-La双塔等工程中,随后国内学者也开展了相关的研究工作[128,129,130]。

图19 耗能减震层高层结构体系

　　 图19 耗能减震层高层结构体系

　　  

　　 周云[121,131]提出带耗能减震层高层结构体系,该结构体系是将耗能减震技术引入到高层结构加强层中,将加强层伸臂桁架和环带桁架中的普通支撑用耗能支撑(消能器+支撑)代替,形成耗能减震层,如图19所示。带加强层与耗能减震层的超高层结构对比分析结果表明,耗能减震层能更有效地控制结构反应,减小结构内力突变[132,133],同时证明了耗能减振层对于超高层结构抗风与抗震的有效性和可行性[134]。耗能减震层的概念逐步得到工程界的认同,已有多项工程采用了这一理念。

2.3 防碰撞耗能减震结构体系

　　 目前,随着建筑功能需求的提升,不规则结构越来越多。不规则结构的设计,通常利用防震缝分成多个部分,但带来的问题则是增加了相邻结构间碰撞的可能性[135,136]。大量研究表明,对于防震缝分开的结构,由于动力特性的差异,最小防震缝的宽度往往难以保证其不发生碰撞[137,138,139,140,141]。针对此问题,周云[121]将消能技术应用到相邻结构中,提出了防碰撞耗能减震结构体系,即通过在相邻结构之间设置消能减震装置,利用相邻结构间的相对变形耗能,减小相邻结构间的反应,避免碰撞。在此基础上,周云[142]进一步提出减震缝的概念,即通过在防震缝中设置三维阻尼器,使防震缝变成减震缝,不仅能够防止相邻建筑间的碰撞,还能多维控制相邻结构外部荷载作用下的反应。基于减震缝的思想,设计提出可安装于防震缝间的黏弹性球阻尼器与套叠钢环阻尼器[142]。其中,黏弹性球阻尼器及其安装示意如图20所示。

图20 黏弹性球阻尼器

　　 图20 黏弹性球阻尼器

　　  

2.4 装配式耗能腋撑框架减震体系

　　 在框架结构中,节点是结构传力的枢纽,起着传递和分配内力、保证整体性的作用。在地震作用下,节点核心区易产生剪切脆性破坏。节点一旦破坏,会使结构处于极为不利的受力状态,甚至导致整个结构的倒塌。从历年地震震害中可以看出,钢筋混凝土框架结构大多是由于框架梁柱节点的破坏而导致结构失效或倒塌。这一弊端在装配式框架结构中尤为明显,为保证装配式结构节点的抗震性能,周云提出一种装配式耗能腋撑框架减震体系[143,144],如图21所示。其通过在框架柱与梁端部附近安装耗能支撑或阻尼器,改善框架梁柱节点的受力性能,减轻节点的损伤,使结构满足“强节点弱构件”的延性设计要求。由于耗能腋撑自身可作为第一道抗震防线,耗散地震输入的能量,故装配式耗能腋撑框架减震体系可以有效减轻结构构件的损伤[145,146]。

图21 装配式耗能腋撑框架减震体系

　　 图21 装配式耗能腋撑框架减震体系

　　  

2.5 功能自恢复连梁结构体系

　　 可更换连梁是一种在地震后易于修复或更换的连梁。近年来,国内外学者对可更换连梁进行了大量研究[147,148],可更换连梁的类型主要有金属耗能型可更换连梁[149,150,151]、摩擦耗能型可更换连梁[152]、黏弹性耗能型可更换连梁[153,154]、复合型耗能型可更换连梁[155]等。可更换连梁在一定程度上可实现结构震后功能可恢复,但可更换连梁存在震后更换成本高、安装周期长,可更换连梁与结构的连接件变形或破坏后难以更换等问题。为解决上述问题,周云[56,156]提出功能自恢复连梁结构体系,即通过在结构最不利的部位设置具有震后自恢复功能的消能装置,经过合理的设计和构造措施使得主体结构在地震作用下保持弹性或微损伤,且震后消能装置功能可自动恢复,从而实现建筑结构可持续的全寿命目标。设计了一种与之相适应的铅黏弹性连梁阻尼器,如图22所示。地震作用下,设置在连梁跨中的铅黏弹性连梁阻尼器同时利用铅芯的剪切和挤压变形与黏弹性材料的剪切变形耗散地震能量,可更好地保证主体结构的安全[157]。

图22 功能自恢复连梁结构体系示意

　　 图22 功能自恢复连梁结构体系示意

　　  

2.6 消能楼梯间

　　 楼梯间是具有重要建筑使用功能的通道,然而地震中楼梯间常发生严重的震害,极大阻碍了灾害发生后建筑物内人员的逃生。国内外学者对楼梯间抗震性能、机理及其改进措施等开展了大量研究,积累了丰硕的研究成果[158]。

　　 为解决普通楼梯梯板的支撑效应,周云[159]通过切断普通楼梯梯板与梯梁的强连接,在断开处设置消能减震支座(如黏弹性阻尼器),形成消能减震楼梯,减震支座构造如图23(a)所示。同时,为解决楼梯间中普通填充墙自身刚度过高带来的震害问题,保护楼梯间的墙体,将楼梯间的普通填充墙改造为阻尼填充墙,周云[159]提出具有“空间阻尼器”减震效果的消能减震楼梯间,其构造如图23(b)所示。水平地震作用下,由于梯板与梯梁之间设置了减震支座,使梯板与梯梁的刚性连接变为柔性连接,减小了楼梯间的抗侧刚度,保护了梯板等楼梯构件,同时减震支座的剪切滞回变形耗散一定的地震能量,减小结构的地震反应。楼梯间框架发生往复变形时,阻尼填充墙相邻砌体单元间产生相对位移而迫使阻尼层剪切滞回变形,耗散地震能量,保护墙体本身不产生破坏[160,161]。

图23 消能减震楼梯间

　　 图23 消能减震楼梯间

　　  

3 消能减震设计方法

3.1 消能减震结构基于性能的抗震设计方法

　　 基于性能的抗震设计方法由Bresler等[162]提出,我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)[163]中引入了基于性能的抗震设计的相关内容。周云与欧进萍等最早将其推广应用于结构控制领域及消能减震结构分析[164,165,166]。随后,周云等先后提出基于性能的消能减震加固设计理论框架[167]、基于性能的消能减震结构抗风设计方法[168]、基于能量的消能减震结构风振设计方法[169]与基于黏滞阻尼器耗散功率的消能减震结构风振设计方法[170]。

3.2 消能减震结构附加阻尼比计算方法

　　 消能减震设计中,附加阻尼比是关键参数,其计算结果准确与否对评估消能部件耗能效率、消能减震方案的可行性等具有决定性影响。近年来,国内外学者先后研究提出了应变能法、能量比法、自由振动衰减法、减震系数法、功率法、随机减量法等多种附加阻尼比计算方法[171,172,173,174,175,176,177]。

　　 应变能法是我国现行规范采用的计算方法,亦为目前应用最为普通的计算方法。其通过消能器在外荷载作用下耗散的能量与消能减震结构在外荷载作用下的总应变能的比值来表征附加阻尼比。针对应变能法,国内学者[178,179]对设置黏滞阻尼器、BRB等消能器的结构附加阻尼比计算方法与设计方法进行研究,周云等[171,180]提出应变能法时变计算方法。

　　 能量比法是近年新提出的附加阻尼比计算方法,其通过结构模态耗能与模态阻尼比之比等于消能器总耗能与附加阻尼比之比计算附加阻尼比。目前,已有学者[171,175]对能量比法附加阻尼比计算时刻的选取等问题进行了研究,给出了取值建议。由于能量比法概念简单,物理意义明确,其将会成为未来较好的附加阻尼比计算方法。

3.3 消能子结构设计方法

　　 消能子结构作为消能减震结构的重要构件,其承载力与延性必须得以保证,从而保证阻尼器发挥作用。《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)[16]指出,为使阻尼器按预期耗能,需保证子结构构件不先于阻尼器发生破坏。此外,新疆《建筑消能减震应用技术规程》(XJJ 075—2016)[181]给出四种子结构验算(或设计)方法,云南《云南省建筑消能减震设计与审查技术导则(试行)》[182]也给出了相应的子结构设计方法。

　　 虽然《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)对消能子结构设计及验算给出明确规定,但仅为原则性指导,未给出具体的子结构设计和验算方法,实际可操性不强。而新疆和云南规程的设计方法则不统一,未全面考虑《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)子结构设计的要求。针对上述问题,周云等提出消能子结构弹性设计方法,即使用弹性分析得到的力完成消能子结构的设计与验算,并考虑在既定抗震等级下同时提高子结构构件的延性和承载能力[183,184]。

4 消能减震标准化

　　 随着我国消能减震工程应用的不断推进,消能减震技术标准化、规范化和产业化水平不断提高,目前已初步形成一套较完整的消能减震技术标准体系。

　　 2001年,国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)[163]颁布实施,将消能减震内容纳入其中,给出了关于消能减震设计的基本要求。该规范的修订版分别于2010年、2016年颁布,新修订的《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)[185]总结了2008年汶川地震震害经验,在修订中扩大了消能减震房屋的适用范围,调整和补充了房屋消能减震设计的相关要求。

　　 2007年,建筑工业行业标准《建筑消能阻尼器》(JG/T 209—2007)[186]颁布实施,该标准规定了建筑消能阻尼器(黏弹性阻尼器和黏滞阻尼器)的术语和定义、分类和标记、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。该标准的修订版于2012年颁布,新修订的《建筑消能阻尼器》(JG/T 209—2012)[187]修改补充了原有2007标准关于“黏弹性阻尼器和黏滞阻尼器”的定义和规定,同时增加了“金属屈服型消能器和屈曲约束耗能支撑”的内容和要求。

　　 2009年,国家建筑标准设计图集《建筑结构消能减震(振)设计》(09SG610-2)[188]颁布实施,主要给出了黏滞消能器、黏弹性消能器、金属屈服型消能器和摩擦型消能器等四种常用消能器与混凝土结构、钢结构的连接详图及黏滞消能部件的计算示例,可用于指导建筑物的消能减震(振)设计。

　　 2013年,国家行业标准《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)[16]颁布实施,该规程是国内外第一部系统的消能减震结构设计规程,该规程结合我国国情对消能减震结构的限高、抗震等级、构造措施和支撑(支墩)、连接板、节点板等构件设计与构造相关内容进行了规定和说明,使设计人员更容易操作,并给出了消能部件的安装和验收方法,便于施工操作和验收。其颁布实施规范和促进了消能减震技术在新建和抗震加固结构中的合理、正确应用,为消能减震结构的设计和施工提供技术支撑,同时以此为契机,形成一套实用、有效的建筑设计理念、方法;引导和推进消能减震产品设计、生产、安装及施工验收等流程的规范化和标准化发展,为消能减震技术的工程应用推广奠定坚实的基础,并由此逐步提高我国房屋建筑的抗震安全性及工程抗震质量;作为国内外第一部系统的消能减震行业技术标准,表明我国消能减震技术在该领域达到国际领先发展水平。该规程的颁布实施将引领我国消能减震技术健康、有序发展,在抗震、消能减震发展中具有里程碑式的意义。

　　 2018年,工程建设协会标准《建筑消能减震加固技术规程》(T/CECS 547—2018)[189]颁布实施,该规程结合我国国情对消能减震加固结构的计算、设计、构造措施等相关内容进行了规定和说明,使设计人员更容易操作,并给出了消能部件的安装和验收方法,便于施工操作和验收。

　　 此外,工程建设协会标准《屈曲约束支撑应用技术规程》的征求意见稿已于2014年2月完成,目前正根据征求意见进行修改及完善以形成送审稿。新疆、云南等地方也制订了相应的地方规范与规程[181,182,190]。

5 国内典型消能减震工程

　　 随着消能减震技术的发展,国内大批新建建筑抗震设计采用了消能减震方案。北京盘古大观广场[191]、宿迁市建设大厦[192]等建筑采用了黏滞阻尼器。天津国际贸易中心A塔楼[193]在国内首次采用了套索型黏滞阻尼器,如图24所示。北京新机场采用减震与隔震相结合的振动控制形式,在隔震层布置了100多套新型黏滞阻尼器,如图25所示。天津国际贸易中心C塔楼[194]、上海世博博物馆[195]等建筑采用了软钢阻尼器。潮汕星河大厦[196](图26)、广州东山锦轩[47](图27)等建筑采用了铅黏弹性阻尼器。上海东方体育中心[197]、天津高银117大厦[198]、北京银泰中心[199]等建筑采用了屈曲约束支撑。此外,铅黏弹性连梁阻尼器已在某碧桂园住宅项目上得以成功应用,如图28所示。

　　 一些震损建筑与既有建筑也采用了消能减震技术进行抗震加固。比如北京饭店[14]、都江堰市北街小学艺术大楼、北京工人体育场、安徽饭店等建筑加固采用了黏滞阻尼器, 西安某广场商用写字楼加固设计采用40组开孔式软钢阻尼器[61],郯城县医院、宁波梅墟中心小学综合楼、天津泰达国际学校国际部等建筑加固采用了屈曲约束支撑。此外,一些工程也开始采用不同类型消能器的混合设计方法,如采用黏滞阻尼器与屈曲约束支撑的混合设计方案[200],该方案在都江堰集能燃气公司办公大楼抗震加固与加层改造中也得以应用。

图24 天津国际贸易中心A塔楼(套索型黏滞阻尼器)

　　 图24 天津国际贸易中心A塔楼(套索型黏滞阻尼器)

　　  

图25 北京新机场(隔震层黏滞阻尼器)

　　 图25 北京新机场(隔震层黏滞阻尼器)

　　  

图26 潮汕星河大厦(铅黏弹阻尼器)

　　 图26 潮汕星河大厦(铅黏弹阻尼器)

　　  

图27 广州东山锦轩(铅黏弹阻尼器)

　　 图27 广州东山锦轩(铅黏弹阻尼器)

　　  

图28 某碧桂园住宅项目(铅黏弹性连梁阻尼器)

　　 图28 某碧桂园住宅项目(铅黏弹性连梁阻尼器)

　　  

6 结论与展望

　　 近四十年来,我国消能减震技术研究得到快速发展,并已在我国许多重要工程中得以成功应用,有效提高了建筑结构“抗震韧性”以及“城市韧性”,取得了较显著的经济效益和社会效益。随着消能减震技术不断发展,在工程应用中也逐渐暴露出一些新问题,同时新的技术需求与发展方向也有待研究与拓展,主要为:

(1)消能器研发需进一步规范和创新。

　　 面对日新月异的工程实际需求,需要不断研发新型消能器,改进现有消能器,以完善其功能,提高其滞回性能、耐久性、可靠性。同时,还应持续推进各类性能良好消能器的标准化、产业化建设,完善现有产品标准和相关规范,确保产品质量。

(2)消能器检测与试验方法有待完善。

　　 消能器的检测与试验方法要适应阻尼器研发、应用的需求。研发消能减震产品试验装置,应充分考虑大吨位、长行程、高速度或低速度、多功能、多维度等因素,以满足疲劳相关性、速度相关性、温度相关性、频率相关性等特性的需要。

(3)消能器平面外问题有待研究。

　　 目前消能减震技术研究和消能减震结构设计大多仅基于消能器平面内方向受力与变形,忽略了平面外方向的力学特性与破坏模式,与消能减震结构实际受力与变形情况不符,给实际工程埋下安全隐患。未来应着重研究各类型消能器双向受力下的力学特性及破坏模式,采取必要措施减小平面外的影响,并建立各类型消能器平面外稳定性设计方法。

(4)基于韧性的消能减震结构设计方法有待研究建立。

　　 基于性能的消能减震设计方法可以很好地满足业主对于结构减震性能的要求,但未能在安全性和经济性以及综合效益上取得平衡,需进一步完善。理论上,基于韧性的减震设计方法很好弥补了基于规范和基于性能的消能减震结构设计,目前由于其刚刚起步,还需进一步开展更加深入的研究工作。

　　 消能减震技术为建筑抗震设计和加固改造提供新思路,具有安全、适用、可靠、节省造价等优点,并越来越受到工程设计人员的关注和青睐。消能减震技术将成为21世纪实现城市抗震韧性、结构抗震韧性的重要手段,具有广阔的应用空间和发展前景,必将为减轻地震灾害做出巨大贡献。

　　  

参考文献[1] YAO J T P.Concept of structure control[J].Journal of the Structural Division,1972,98(7):1567-1574．
[2]周福霖．工程结构减震控制[M]．北京:地震出版社，1997．
[3]欧进萍．结构振动控制---主动、半主动和智能控制[M]．北京:科学出版社，2003．
[4]周云．粘滞阻尼减震结构设计[M]．武汉:武汉理工大学出版社，2006．
[5]周云．粘弹性阻尼减震结构设计[M]．武汉:武汉理工大学出版社，2006．
[6]周云．金属耗能减震结构设计[M]．武汉:武汉理工大学出版社，2006．
[7]周云．摩擦耗能减震结构设计[M]．武汉:武汉理工大学出版社，2006．
[8]周云．防屈曲耗能支撑结构设计与应用[M]．北京:中国建筑工业出版社，2007．
[9]周福霖，俞公骅．单层工业厂房纵向抗震设计能量分析法[J]．建筑结构，1980(6):1-9．
[10]周福霖，俞公骅，李向真，等．结构减震控制体系的研究、应用与发展[J]．钢结构，1993,8(1):3-10．
[11] ZHOU FULIN,STIEMER S F,CHERRY S.Energy dissipating design method for earthquake resistant high rise building structures[A].Hong Kong&Shanghai:Proceeding of 4th International Conference on Tall Building,1987．
[12]周福霖．隔震、消能减震和结构控制技术的发展和应用(下)[J]．世界地震工程，1990(1):7-17．
[13]殷芝霖，裴志文，欧永成．低周反复荷载作用下消能柱间支撑的性能[J]．建筑结构学报，1986(4):12-26．
[14]王亚勇，薛彦涛，欧进萍，等．北京饭店等重要建筑的消能减振抗震加固设计方法[J]．建筑结构学报，2001,22(2):35-39．
[15]周云，吴从晓，张崇凌，等．芦山县人民医院门诊综合楼隔震结构分析与设计[J]．建筑结构，2013,43(24):23-27．
[16] 建筑消能减震技术规程:JGJ 297-2013[S]．北京:中国建筑工业出版社，2013．
[17]周云，刘季．新型耗能(阻尼)减震器的开发与研究[J]．地震工程与工程振动．1998,18(1):71-79．
[18]陈记祁，马良喆．结构保护系统的应用与发展[M]．北京:中国铁道出版社，2015．
[19]陈永祁，马良喆．粘滞阻尼器在实际工程应用中相关问题讨论[J]．工程抗震与加固改造，2014,36(3):7-13．
[20]欧谨，刘伟庆，章振涛．一种新型黏滞阻尼材料的试验研究[J]．地震工程与工程振动，2005,25(1):108-112．
[21] 刘斌．改性黏滞流体及其阻尼器的研究[D]．南京:东南大学，2007．
[22]欧进萍，丁建华．油缸间隙式黏滞阻尼器理论与性能试验[J]．地震工程与工程振动，1999,19(4):82-89．
[23]李英，闫维明，纪金豹．变间隙黏滞阻尼器的性能分析[J]．震灾防御技术，2006,1(2):153-162．
[24]贾洪，闫维明，张同忠．高耗能间隙式黏胶阻尼器的试验研究[J]．北京工业大学学报，2008,34(3):292-297．
[25]黄镇，李爱群．新型黏滞阻尼器原理与试验研究[J]．土木工程学报，2009,42(6):61-65．
[26]马良喆，陈永祁．金属密封无摩擦阻尼器介绍及工程应用[J]．工程抗震与加固改造，2009,31(5):46-51．
[27]周云，汪大洋，张敏，等．新型粘滞-弹性阻尼器的力学性能试验与理论研究[J]．工程力学，2013,30(1):331-338．
[28]黄政．第三代黏滞阻尼器试验与仿真研究[D]．广州:广州大学，2018．
[29] MAHMOODI P,ROBERTSON L E,YONTAR M,et al.Performance of viscoelastic dampers in world trade center towers[A].Orlando:Structural Congress,1987．
[30]TSAI C S,LEE H H.Applications of viscoelastic dampers to high-rise buildings[J].Journal of Structural Engineering,1993,119(4):1222-1233．
[31]SHEN K L,SOONG T T.Modeling of viscoelastic dampers for structural applications[J].Journal of Engineering Mechanics,1995,121(6):694-701．
[32]吴波，郭安薪．粘弹性阻尼器的性能研究[J]．地震工程与工程振动，1998,18(2):108-116．
[33]欧进萍，邹向阳．粘弹性耗能器的性能试验研究[J]．振动与冲击，1999,18(3):14-21,68,96-97．
[34]周云，徐赵东，邓雪松．粘弹性阻尼器的性能试验研究[J]．振动与冲击，2001,20(3):73-77,103．
[35]周云，松本達治，田中和宏，等．高阻尼黏弹性阻尼器性能与力学模型研究[J]．振动与冲击，2015,34(7):1-7．
[36]周云，松本達治，田中和宏，等．新型高阻尼黏弹性阻尼器性能试验研究[J]．工程力学，2016,33(7):92-99．
[37]周颖，李锐，吕西林．粘弹性阻尼器性能试验研究及参数识别[J]．结构工程师，2013,29(1):83-91．
[38]周云，石菲，徐鸿飞，等．高阻尼橡胶阻尼器性能试验研究[J]．地震工程与工程振动，2016,36(4):19-26．
[39]ZHOU Y,SHI F,OZBULUT O E,et al.Experimental characterization and analytical modeling of a largecapacity high-damping rubber damper[J].Structural Control and Health Monitoring,2018,25(6):2183．
[40]周云，邓雪松，黄文虎．装有铅橡胶复合阻尼器结构的减震研究[J]．地震工程与工程振动，1998,18(4):103-110．
[41]刘冰，周云，邓雪松，等．铅橡胶复合阻尼器的性能试验研究[J]．地震工程与工程振动，2002,22(5):105-114．
[42]周云，徐赵东，邓雪松，等．组合式铅橡胶复合阻尼器的性能试验研究[J]．世界地震工程，2000,16(2):35-40．
[43] 吴霄．铅黏弹性阻尼器的性能试验和耗能减震结构的设计方法[D]．太原:太原理工大学，2002．
[44]周云，邓雪松，阴毅，等．复合型铅黏弹性阻尼器的性能试验研究[J]．工程抗震与加固改造，2005,27(1):42-47．
[45]石菲，周云，邓雪松．设计参数对铅黏弹性阻尼器力学性能影响的有限元分析[J]．建筑结构学报，2016,37(S1):62-70．
[46] 石菲．新型(铅)黏弹性阻尼器性能与应用研究[D]．广州:广州大学，2015．
[47]周云，吴从晓，邓雪松．铅粘弹性阻尼器的开发、研究与应用[J]．工程力学，2009,26(S2):80-90．
[48]周云，徐昕，邹征敏，等．扇形铅粘弹性阻尼器的设计及数值仿真分析[J]．土木工程与管理学报，2011,28(2):1-6．
[49]徐昕，周云，吴从晓．扇形铅粘弹性阻尼器性能的有限元分析研究[J]．防灾减灾工程学报，2012,32(4):444-451．
[50]吴从晓，周云，徐昕，等．扇形铅黏弹性阻尼器滞回性能试验研究[J]．建筑结构学报，2014,35(4):199-207．
[51]吴从晓，李定斌，吴从永，等．现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究[J]．工程科学与技术，2018,50(6):108-115．
[52]王艮平，张超，邓雪松，等．扇形铅黏弹性阻尼器加固RC框架的抗震性能试验研究[J]．土木工程学报，2016,49(10):41-48．
[53]吴从晓，赖伟山，周云，等．新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究[J]．土木工程学报，2015,48(9):23-30．
[54]吴从晓，周云，张超，等．布置阻尼器的现浇与预制装配式框架梁柱组合体抗震性能试验研究[J]．建筑结构学报，2015,36(6):61-68．
[55]吴从晓，张玉凤，邓雪松，等．装配式消能减震混凝土梁柱节点抗震性能研究[J]．防灾减灾工程学报，2017,37(1):62-70．
[56]周云，房晓俊，王贤鹏，等．可更换连梁抗震性能与应用进展[J]．工程抗震与加固改造，2017,39(3):1-10．
[57] SEKI M,KATSUMATA J,UCHIDA H,et al.Study of earthquake response of two-storied steel frame with Y-shaped braces[C]//Proc.The 9th World Conference on Earthquake Engineering Tokyo-Kyoto.Japan,1988．
[58] WHITTAKER A S,BERTERO V V,THOMPSON C L,et al.Seismic testing of steel plate energy dissipation devices[J].Earthquake Spectra,1991,7(4):563-604．
[59] TSAI,KEHCHYUAN CHEN,HUANWEI HONG,et al.Design of steel triangular plate energy absorbers for seismic-resistant construction[J].Earthquake Spectra,1993,9(3):505-528．
[60] HADAS钢板消能器构架与构件性能试验报告[R]．北京:中国台湾地震工程研究中心，2004．
[61]王亚勇．开孔式软钢阻尼器在西安长乐苑招商局广场4号楼抗震加固中的应用探讨[C]//中国土木工程学会、广州市建设委员会、广州大学．防震减灾工程研究与进展---全国首届防震减灾工程学术研讨会论文集．广州:中国土木工程学会，2004．
[62]周云，刘季．圆环耗能器的试验研究[J]．世界地震工程，1996(4):1-7．
[63]周云，刘季．双环软钢耗能器的试验研究[J]．地震工程与工程振动，1998,18(2):117-123．
[64]孙峰，周云，俞公骅，等．加劲圆环耗能器性能的试验研究[J]．地震工程与工程振动，1999,19(3):115-120．
[65]周云，邓雪松，刘季．钢屈服-摩擦复合耗能器的性能研究[J]．地震工程与工程振动，1999,19(1):127-131．
[66]周云，王涛，邓雪松．不同构造参数对椭圆型耗能器性能的影响分析[J]．广州大学学报(自然科学版)，2012,11(4):44-51．
[67]陈云，刘涛，蒋欢军，等．环形Q235钢板阻尼器力学性能试验研究[J]．建筑结构学报，2018,39(11):139-147．
[68]周云，周福霖，邓雪松．铅阻尼器的研究与应用[J]．世界地震工程，1999,15(1):53-61．
[69] ROBINSON W H,GREENBANK L R.An extrusion energy absorber suitable for the protection of structures during an earthquake[J].Earthquake Engineering&Structural Dynamics,1976,4(3):251-259．
[70] ROBINSON W H,MONTI M D.Seismic isolation and passive damping-the New Zealand experience[C]//Energy Dissipation Post Smart conference on Isolation,Energy Dissipation and Control of Vibration of Structures.Taormina,1997．
[71] 唐家详，刘再华．建筑结构基础隔震[M]．武汉:武汉工业大学出版社，1993
[72] SHINJI ARAMAKI,KIYOSHI UNO,KATSUHIKONOYORI.Study of lead pillar damper for the earthquake resistance reinf of an established road bridge[C]//13th World Conference on Earthquake Engineering.Vancouver,2004．
[73]周云，钱洪涛，褚洪民，等．新型防屈曲耗能支撑设计原理与性能研究[J]．土木工程学报，2009,42(4):64-71．
[74]周云，邓雪松．钢管铅芯阻尼器:CN2327839[P].1999-07-07．
[75]卢德辉，周云，邓雪松，等．钢管铅阻尼器耗能机理研究[J]．土木工程学报，2016,49(12):45-51．
[76]周云，卢德辉，张敏，等．钢管铅阻尼器滞回性能试验研究[J]．建筑结构学报，2017,38(9):102-109．
[77]周云，卢德辉，张敏．钢管铅阻尼器的性能试验研究[J]．土木工程学报，2017,50(1):46-52．
[78]邓智．新型钢管铅阻尼器抗震性能研究[D]．广州:广州大学，2018．
[79]邓智，邓雪松，周云，等．双曲型钢管铅阻尼器设计参数分析研究[J]．建筑结构学报，2019,40(4):151-159．
[80] FUJIMOTO M,WADA A,SAEKI E,et al.A study on the unbonded brace encased in buckling-restraining concrete and steel tube[J].Journal of Structural Engineering B,1988,34(34):249-258．
[81]XIE Q.State of the art of buckling-restrained braces in Asia[J].Journal of Constructional Steel Research,2005,61(6):727-748．
[82] UANG C M,NAKASHIMA M,TSAI K C.Research and application of buckling-restrained braced frames[J].International journal of steel structures,2004,4(4):301-313．
[83]郭彦林，刘建彬，蔡益燕，等．结构的耗能减震与防屈曲支撑[J]．建筑结构，2005,35(8):18-23．
[84]李妍，吴斌，王倩颖，等．防屈曲钢支撑阻尼器的试验研究[J]．土木工程学报，2006,39(7):9-14．
[85]高向宇，杜海燕，张惠，等．国标Q235热轧钢材防屈曲支撑抗震性能试验研究[J]．建筑结构，2008,38(3):91-95．
[86]孙飞飞，刘猛，李国强，等．国产TJ-Ⅰ型屈曲约束支撑的性能研究[J]．河北工程大学学报(自然科学版)，2009,26(1):5-9．
[87]李国强，孙飞飞，陈素文，等．大吨位国产TJⅡ型屈曲约束支撑的研制与试验研究[J]．建筑钢结构进展，2009,11(4):22-26．
[88]周云，陈真，邓雪松，等．开孔与开槽式三重钢管屈曲约束支撑设计方法研究[J]．土木工程学报，2012,45(2):20-25．
[89]周云，邓雪松，钱洪涛，等．开孔式三重钢管屈曲约束支撑性能试验研究[J]．土木工程学报，2010,43(9):77-87．
[90]邓雪松，陈真，周云．开孔三重钢管屈曲约束支撑性能试验研究[J]．建筑结构学报，2012,33(6):42-49．
[91]邓雪松，陈真，周云．开孔三重钢管屈曲约束支撑影响因素分析[J]．振动与冲击，2012,31(2):101-108．
[92]邓雪松，陈真，周云．间隙与支座类型对开孔三重钢管屈曲约束支撑性能的影响[J]．地震工程与工程振动，2010,30(3):64-69．
[93]陈真，褚洪民，邓雪松，等．开孔三重钢管屈曲约束支撑有限元分析[J]．中山大学学报(自然科学版)，2010,49(3):140-145．
[94]邓雪松，邹征敏，周云，等．开槽式三重钢管屈曲约束支撑试验研究[J]．土木工程学报，2011,44(7):37-45．
[95]邓雪松，邹征敏，周云．开槽式三重钢管屈曲约束支撑试验研究与有限元模拟[J]．土木工程学报，2010,43(12):41-49．
[96]吴从永，吴从晓，周云．新型开槽式屈曲约束支撑力学模型研究及应用[J]．土木工程学报，2010,43(S1):397-402．
[97]邓雪松，纪宏恩，张文鑫，等．开孔板式屈曲约束支撑拟静力滞回性能试验研究[J]．土木工程学报，2015,48(1):49-55．
[98]周云，龚晨，陈清祥，等．开孔钢板装配式屈曲约束支撑减震性能试验研究[J]．建筑结构学报，2016,37(8):101-107．
[99]龚晨，周云，钟根全，等．开孔参数对装配式开孔钢板屈曲约束支撑性能影响研究[J]．建筑结构学报，2018,39(S2):328-335．
[100]周云，钟根全，龚晨，等．开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究[J]．建筑结构学报，2019,40(3):152-160．
[101]田时雨．开孔双核心钢板装配式屈曲约束支撑抗震性能及设计方法研究[D]．广州:广州大学，2019．
[102]田时雨，邓雪松，周云，龚晨．开孔双核心钢板装配式屈曲约束支撑性能分析研究[J]．建筑科学，2019,35(7):8-13．
[103]周云，郭阳照．一种用于框架结构的阻尼抗震填充墙板:CN102268900A[P].2011-12-07．
[104]周云，廖奕发，郭阳照，等．阻尼填充墙SBS层性能试验研究[J]．地震工程与工程振动，2014,34(6):83-89．
[105]周云，郭阳照，廖奕发，等．阻尼填充墙单元性能试验研究[J]．土木工程学报，2013,46(5):56-63．
[106]周云，郭阳照，廖奕发，等．带SBS层阻尼砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究[J]．土木工程学报，2014,47(9):21-28．
[107]周云，郭阳照，杨冠男，等．阻尼砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究[J]．建筑结构学报，2013,34(7):89-96．
[108]周云，郭阳照，廖奕发，等．阻尼填充墙简化力学模型研究[J]．土木工程学报，2015,48(10):1-9．
[109]郭阳照，杨冠男，周云，等．带架空层框架阻尼填充墙结构抗震性能研究[J]．土木工程学报，2014,47(S2):1-7．
[110]周云，郭阳照，张兴富．新型阻尼填充墙的构造原理与减震性能研究[J]．武汉大学学报(工学版)，2015,48(3):327-333．
[111]周云，郭阳照，杨冠男，等．经历平面内损伤的阻尼填充墙框架平面外受力性能试验研究[J]．建筑结构学报，2017,38(9):94-101．
[112]陈章彦，邓雪松，周云，等．阻尼填充墙平面外工作机制与受力性能研究[J]．土木工程学报，2018,51(S2):76-84．
[113]张超，邓雪松，龙佳栋，等．装配式拼装型减震墙板框架单元性能试验研究[J]．土木工程学报，2019,52(1):53-59．
[114]邓雪松，张超，曹均勇，等．装配式减震墙板RC框架结构抗震性能试验研究[J]．建筑结构学报，2016,37(5):170-176．
[115] 周云，童博，陈章彦，等．预制减震墙板加固震损框架抗震性能试验研究[J/OL]．建筑结构学报，2019,40(10):140-148[2019-08-07].https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2017.0646．
[116]周云，童博，陈章彦，等．阻尼填充墙加固震损框架抗震性能试验研究[J]．土木工程学报，2018,51(1):68-75．
[117]张兴富，周云，何建罡．高位转换短肢剪力墙结构的抗震设计[J]．工程抗震与加固改造，2005,27(4):20-24．
[118] 黄襄云，金建敏，周福霖，等．高位转换框支剪力墙高层建筑抗震性能研究[J]．地震工程与工程振动，2004,24(3):73-81．
[119]王森，魏琏．不同高位转换层对高层建筑动力特性和地震作用影响的研究[J]．建筑结构，2002,32(8):54-58．
[120]周云，吴从永，邓雪松，等．高位转换耗能减震结构新体系[J]．工程抗震与加固改造，2006,28(5):72-77．
[121]周云，邓雪松，吴从晓．高层建筑耗能减震新体系概念与实现[J]．工程抗震与加固改造，2007,29(6):1-9．
[122]吴从晓．高位转换耗能减震结构体系分析研究[D]．广州:广州大学，2007．
[123]吴从晓，周云，邓雪松．高位转换隔震与耗能减震结构体系分析研究[J]．土木工程学报，2010,43(S1):289-296．
[124]吴从晓，周云，邓雪松，等．高位转换粘滞阻尼减震结构阻尼器合理阻尼系数研究[J]．振动与冲击，2011,30(3):180-184．
[125] O'NEILL J C.Application of damping in high-rise building[J].Massachusetts Institute of Technology,2006．
[126]SMITH R J,WILLFORD M R.The damped outrigger concept for tall buildings[J].Structural Design of Tall and Special Buildings,2007,16(4):17．
[127] SMITH R,MANLAPIG R.Performance based structural design of St.Francis Shangri-la Place[C]//ASEP-PICE Convention on Concrete Engineering Practice and Technology.Manila,2008．
[128]汪志昊，陈政清．高层建筑加强层粘滞阻尼系统的优化分析[J]．湖南大学学报(自然科学版)，2010,37(9):7-11,48．
[129]谭平．新型伸臂消能结构体系的振动台试验研究[C]//第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)．重庆，2010．
[130]邓仲良，孙飞飞，李国强．芯筒-刚臂结构体系地震损伤分析研究[J]．建筑钢结构进展，2013,15(5):14-20．
[131]丁鲲，周云，邓雪松．框架-核心筒结构耗能减震层的减震效果分析[J]．工程抗震与加固改造，2007,29(3):35-40,29．
[132]邓雪松，丁鲲，周云．耗能减震层对框架-核心筒结构的减震效果及其影响分析[J]．工程抗震与加固改造，2008,30(1):1-8．
[133]丁鲲，周云，邓雪松．带加强层和粘滞耗能减震层的超高层结构地震反应对比分析[J]．工程抗震与加固改造，2009,31(1):35-43．
[134]汪大洋，周云，王绍合．耗能减振层对某超高层结构的减振控制研究[J]．振动与冲击，2011,30(2):85-92．
[135]王亚勇．概论汶川地震后我国建筑抗震设计标准的修订[J]．土木工程学报，2009,42(5):1-12．
[136]刘哲锋，张杰，胡适，等．防震缝设置对L形平面不规则RC框架抗震性能的影响[J]．建筑结构，2015,45(22):29-33．
[137]LIN J H,WENG C C.Spectral analysis on pounding probability of adjacent buildings[J].Engineering Structures,2001,23(7):768-778．
[138] HAO H,SHEN J.Estimation of relative displacement of two adjacent asymmetric structures[J].Earthquake Engineering&Structural Dynamics,2001,30(1):81-96．
[139] LIN J H,WENG C C.Probability analysis of seismic pounding of adjacent buildings[J].Earthquake Engineering&Structural Dynamics,2001,30(10):1539-1557．
[140] NASERKHAKI S,AZIZ F N A A,POURMOHAMMADH.Parametric study on earthquake induced pounding between adjacent buildings[J].Structural Engineering&Mechanics,2012,43(4):503-526．
[141]刘志雄．相邻建筑物防震缝宽度计算及地震碰撞响应分析[D]．武汉:华中科技大学，2015．
[142]周云，邹征敏，张超，等．汶川地震砌体结构的震害与改进砌体结构抗震性能的途径和方法[J]．防灾减灾工程学报，2009,29(1):109-113．
[143]周云，吴从晓．灾后建筑加固耗能减震技术与方法[C]//汶川地震建筑震害调查与灾后重建分析报告．成都，2008．
[144] 周云，吴从晓，陈真，等．改进框架结构抗震性能的新途径和新方法[C]//纪念汶川地震一周年地震工程与减轻地震灾害研讨会论文集．成都，2009．
[145]尹庆利．耗能腋撑钢筋砼框架减震性能研究[D]．广州:广州大学，2011．
[146]尹庆利，张东海，周云．耗能腋撑钢筋混凝土框架结构减震分析[J]．土木工程学报，2010,43(S1):235-242．
[147] FORTNEY P J,SHAHROOZ B M,RASSATI G A.Seismic performance evaluation of coupled core walls with concrete and steel coupling beams[J].Steel&Composite Structures,2007,7(4):279-301．
[148]吕西林，陈云，蒋欢军．新型可更换连梁研究进展[J]．地震工程与工程振动，2013,33(1):8-15．
[149] FORTNEY P J,SHAHROOZ B M,RASSATI G A.The next generation of coupling beams[C]//5th International Conference on Composite Construction in Steel and Concrete.Colorado:ASCE,2006:619-630．
[150] 熊谷仁志，島崎和司，林静雄．中央部に鋼材ダンパーを有するRC境界梁に関する実験的研究-低降伏点鋼を用いた境界梁ダンパーに関する研究(その1)[J]．日本建築学会構造系論文集，2009,74(638):755-763．
[151] 熊谷仁志，島崎和司，林静雄．中央部に鋼材ダンパーを有するRC境界梁の復元力特性:低降伏点鋼を用いた境界梁ダンパーに関する研究その2[J]．日本建築学会構造系論文集，2009,74(643):1677-1684．
[152] CHUNG H S,MOON B W,LEE S K,et al.Seismic performance of friction dampers using flexure of RCshear wall system[J].Structural design of tall&special buildings,2009,18(7):807-822．
[153] CHRISTOPOULOS C,MONTGOMERY M.Viscoelastic coupling dampers(VCDs)for enhanced wind and seismic performance of high-rise buildings[J].Earthquake engineering&structural dynamics,2013,42(15):2217-2233．
[154]MONTGOMERY M,CHRISTOPOULOS C.Experimental validation of viscoelastic coupling dampers for enhanced dynamic performance of high-rise buildings[J].Journal of Structural Engineering,2014,141(5):04014145．
[155] KIM H J,CHOI K S,OH S H,et al.Comparative study on seismic performance of conventional RC coupling beams and hybrid energy dissipative coupling beams used for RC shear walls[C]//15th World Conference on Earthquake Engineering.Lisbon,2012:2254．
[156]周云，石菲，邓雪松．一种联肢剪力墙的消能减震连梁构造:CN205653916U[P].2016-10-19．
[157]房晓俊．功能自恢复连梁抗震性能研究[D]．广州:广州大学，2018．
[158]罗德章，周云，童博，等．楼梯间抗震性能研究及提高其抗震性能的方法[J]．工程抗震与加固改造，2016,38(6):32-47,54．
[159]周云，邓雪松，罗德章．一种用于框架结构的消能减震楼梯间构造:CN205206076U[P].2016-05-04．
[160]邓雪松，罗德章，周云，等．构造与设计参数对消能楼梯间减震性能的影响分析[J]．地震工程与工程振动，2018,38(2):1-9．
[161]邓雪松，罗德章，周云，等．消能减震楼梯间减震性能有限元分析[J]．工程抗震与加固改造，2017,39(1):55-63,108．
[162] BRESLER B,OTHERS A.Developing methodologies for evaluating the earthquake safety of existing buildings[J].1977．
[163] 建筑抗震设计规范:GB 50011-2001[S]．北京:中国建筑工业出版社，2001．
[164]周云，周福霖．耗能减震体系的能量设计法[J]．世界地震工程，1997,14(4):7-13．
[165]周云，徐彤，周福霖．抗震与减震结构的能量分析方法研究与应用[J]．地震工程与工程振动，1999,19(4):133-139．
[166]欧进萍，吴斌，龙旭．耗能减振结构的抗震设计方法[J]．地震工程与工程振动，1998,18(2):98-107．
[167]周云，丁春花，邓雪松．基于性能的耗能减震加固设计理论框架[J]．工程抗震与加固改造，2005,27(5):45-49．
[168]周云，汪大洋，陈小兵．基于性能的结构抗风设计理论框架[J]．防灾减灾工程学报，2009,29(3):244-251．
[169]周云，陈小兵，汪大洋．基于能量的结构风振控制设计方法研究[J]．振动与冲击，2012,31(8):24-28．
[170]陈斯聪，周云，商城豪．基于黏滞阻尼器耗散功率的超高层结构风振设计方法[J]．建筑结构，2017,47(8):69-75．
[171]商城豪．消能减震结构附加阻尼比计算方法研究[D]．广州:广州大学，2017．
[172]刘文锋，李建峰．消能减震结构设计的阻尼比研究[J]．世界地震工程，2005,21(2):80-84．
[173]巫振弘，薛彦涛，王翠坤，等．多遇地震作用下消能减震结构附加阻尼比计算方法[J]．建筑结构学报，2013,34(12):19-25．
[174]丁永君，刘胜林，李进军．粘滞阻尼结构小震附加阻尼比计算方法的对比分析[J]．工程抗震与加固改造，2017,39(1):78-83．
[175]翁大根，李超，胡岫岩，等．减震结构基于模态阻尼耗能的附加阻尼比计算[J]．土木工程学报，2016,49(S1):19-24,31．
[176]周云，商城豪．基于功率的附加有效阻尼比计算方法研究[J]．建筑结构，2019,49(11):109-114．
[177]任向鑫，闫维明，何浩祥．用随机减量法计算消能减震结构附加阻尼比[J]．工业建筑，2013,43(S1):133-137,160．
[178]胡岫岩，任晓崧，翁大根，等．附加黏滞阻尼器结构附加等效阻尼比算法研究[J]．力学季刊，2013,34(1):114-124．
[179]高向宇，李永梅，张慧，等．考虑防屈曲支撑力学参数非对称性的有效阻尼比[J]．建筑结构，2008,38(3):96-100．
[180]周云，区彤，徐昕，等．基于应变能法的附加阻尼比时变计算方法研究[J]．建筑结构，2019,49(11):103-108．
[181] 新疆维吾尔自治区住房和城乡建设厅．建筑消能减震应用技术规程:XJJ 075-2016[S]．新疆:新疆维吾尔自治区建设标准服务中心，2017．
[182] 云南省建筑消能减震设计与审查技术导则(试行)[A]．昆明:云南省住房和城乡建设厅，2018．
[183] 王贤鹏．带BRB钢筋混凝土框架子结构节点核心区设计方法研究[D]．广州:广州大学，2018．
[184]高冉．支墩型消能子结构设计方法研究[D]．广州:广州大学，2019．
[185] 建筑抗震设计规范:GB 50011-2010[S]．北京:中国建筑工业出版社，2010．
[186]建筑消能阻尼器:JG/T 209-2007[S]．北京:中国标准出版社，2007．
[187]建筑消能阻尼器:JG/T 209-2012[S]．北京:中国标准出版社，2012．
[188] 建筑结构消能减震(振)设计:09SG610-2[S]．北京:中国计划出版社，2009．
[189] 建筑消能减震加固技术规程:T/CECS 547-2018[S]．北京:中国建筑工业出版社，2018．
[190] 云南省隔震减震建筑工程促进规定实施细则[A]．昆明:云南省住房和城乡建设厅，2017．
[191]陈永祁，曹铁柱．液体黏滞阻尼器在盘古大观高层建筑上的抗震应用[J]．钢结构，2009,24(8):39-46．
[192]陆伟东，刘伟庆，陈瑜．宿迁市建设大厦消能减震设计[J]．地震工程与工程振动，2004,24(5):92-96．
[193]彭程，陈永祁．天津国贸中心抗风设计[J]．钢结构，2013,28(7):54-59．
[194]尤旭升，韩维，吕汉忠，等．软钢消能器在天津国际贸易中心C塔楼中的应用[J]．建筑结构，2013,43(13):36-41．
[195] 姜文伟，赵雪莲，包联进，等．世博博物馆主体结构设计[J]．建筑钢结构进展，2017,19(5):22-29,90．
[196]阴毅，周云，梅力彪．潮汕星河大厦结构消能减震有限元时程分析[J]．工程抗震与加固改造，2005,27(3):35-40．
[197]朱保兵，李亚明，徐晓明，等．屈曲约束支撑在上海东方体育中心综合馆中的应用研究[J]．建筑结构，2011,41(S2):1-5．
[198]包联进，汪大绥，周建龙，等．天津高银117大厦巨型支撑设计与思考[J]．建筑钢结构进展，2014,16(2):43-48．
[199] 李培彬，娄宇，赵广鹏，等．屈曲约束支撑在北京银泰中心结构抗震设计中的应用[J]．建筑结构，2007,37(11):5-7．
[200]陈斯聪，周云．BRB+VD消能减震结构体系分析研究[J]．建筑结构，2016,46(11):85-90.
Progress in research and application of energy-dissipated technology
Zhou Yun Shang Chenghao Zhang Chao
(School of Civil Engineering, Guangzhou University)
Abstract: In the past forty years, the research and application of energy-dissipated technology in buildings in China have achieved fruitful results. A number of energy-dissipated devices with independent intellectual property rights have been developed. The design methods and standards are becoming more and more mature, and have been widely used in new and existing construction projects. The achievements of research and application of energy-dissipated technology in China were summarized from the aspects of research and development of energy-dissipated device, innovative system of energy-dissipated structure, design method and standardization of energy-dissipated building, application of typical energy-dissipated engineering in China. Some key problems existing in energy-dissipated technology in China were pointed out and the future direction to be studied was also pointed out, which provided reference for the further research and development of energy-dissipated technology.
Keywords: energy-dissipated device; energy-dissipated technology; energy-dissipated structural system; standardization;
748 0 0
      
文字：     A-     A+     默认 取消