本发明专利技术涉及土木工程技术领域，提供了一种混合减震结构的设计方法，包括如下步骤：将房屋结构的底部楼层作为隔震层，并调整隔震层的高度或抗侧构件截面尺寸，使隔震层基本周期与场地特征周期相匹配，然后安装减震装置在所述隔震层上，以获得好的减震效果；将防屈曲支撑布置在所述隔震层以上楼层，优先布置在房屋的四角，以减小偶然偏心的影响。本发明专利技术的混合减震结构的设计方法，解决了传统方法所需消能装置数量大，导致建筑空间利用效率低、建筑成本高的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程
，尤其涉及一种消能减震结构的设计方法，更具体 地涉及一种考虑偶然偏心的混合减震结构的设计方法。
技术介绍
近年来，对地震高烈度区的建筑结构采用消能减震方式进行保护已成为结构设计 师的优先选项。但目前的减震结构设计相对保守，考虑到地震作用的不确定性，设计师通常 将各种消能减震装置安装在所有可以安装的位置，并依据选择的目标性能决定所需消能装 置的数量，以便对结构更好的保护。于是常常将消能装置安装在建筑物每层房间之间的隔 墙内，以及结构周边。 这种较为保守的减震结构的设计方法，存在两点不足：1)所需消能装置的数量较 大，而使建筑成本有较大幅度提高；2)在结构中安装较多的消能减震装置会影响建筑空间 的利用效率。 因此，需要针对减少结构中所需消能部件的数量，以及该种结构对建筑空间的不 利影响的问题，对消能减震结构的优化设计展开更深入的研宄。虽然研宄取得了一定的成 果，也提出了一些优化方法，如基于梯度优化方法、基于遗传算法的优化方法等等。但这些 方法很难被设计师掌握，因而很少应用于工程实际，其原因如下：1、是需要结构工程师具有 较深的专业基础，2、相关研宄中常常基于一些假定，将复杂问题简单化后进行设计研宄，但 是实际工程结构复杂，需要考虑偏心、偶然偏心等因素的影响。 现有技术中，公开了一种基于基础隔震理论提出的消能减震结构的优化设计方 法，运用该方法只需将粘滞阻尼器安装在结构底部2层或3层就可取得较好的减震效果，而 且操作简单、容易被结构设计师掌握。这种方法的主要原理为通过调整结构底部2-3层的 层高，使底部2层或3层的固有频率〇^与场地特征频率ω相等或接近。但该方法主要针 对规则结构，并忽略了偶然偏心的影响。实际工程即使规则对称，但也会存在偶然偏心，因 此直接应用该方法减震效果不如预期，所以必须采取策略提高减震结构抗扭刚度，减小偶 然偏心的影响。 因此，针对以上不足，需要提供一种考虑偶然偏心的混合减震结构的设计方法。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 本专利技术要解决的技术问题是提供，解决传统方法所 需消能装置数量大，导致建筑空间利用效率低、建筑成本高的问题。 (二）技术方案 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了，包括如下 步骤： S1、将房屋结构的底部楼层作为隔震层，并调整隔震层的高度或抗侧构件截面尺 寸，使隔震层基本周期与场地特征周期相匹配，然后安装减震装置在所述隔震层上，以获得 减震效果； S2、在隔震层以上楼层布置防屈曲支撑，以减小偶然偏心的影响。 优选的，前述步骤Sl具体为： 当隔震层的层高可以改变时：选择房屋结构的底部两层为隔震层，当抗侧力构件 的材料强度、截面尺寸确定后，通过振型分析计算出隔震层层高，振型分析计算公式为： \kb-almb\ = Q 其中，kb为隔震层的刚度矩阵；mb为隔震层的质量矩阵；ω n为隔震层的固有频 率； 当隔震层的层高受到限制或不可改变时：改变抗侧力构件的材料强度和截面尺 寸，并调整隔震层楼层的数量。 优选的，前述步骤S2具体为： 将防屈曲支撑安装在隔震层以上的楼层，防屈曲支撑的滞回耗能性能由内核芯材 决定，防屈曲支撑内核芯材面积由所需防屈曲支撑抗侧移刚度确定，其抗侧移刚度计算公 式为：【主权项】1. ，其特征在于：包括如下步骤： 51、 将房屋结构的底部楼层作为隔震层，并调整所述隔震层的高度或抗侧构件截面尺 寸，使隔震层基本周期与场地特征周期相匹配，然后安装减震装置在所述隔震层上，以获得 减震效果； 52、 在所述隔震层以上楼层布置防屈曲支撑，以减小偶然偏心的影响。2. 根据权利要求1所述的混合减震结构的设计方法，其特征在于：所述步骤S1具体 为： 当所述隔震层的层高可以改变时：选择房屋结构的底部两层为隔震层，当抗侧力构件 的材料强度、截面尺寸确定后，通过振型分析计算出所述隔震层层高，振型分析计算公式 为：其中，kb为所述隔震层的刚度矩阵;mb为所述隔震层的质量矩阵；《 "为所述隔震层的 固有频率； 当所述隔震层的层高受到限制或不可改变时：改变所述抗侧力构件的材料强度和截面 尺寸，或调整隔震层楼层的数量。3. 根据权利要求1所述的混合减震结构的设计方法，其特征在于：所述步骤S2具体 为： 将所述防屈曲支撑安装在所述隔震层以上的楼层，所述防屈曲支撑的滞回耗能性能由 内核芯材决定，所述防屈曲支撑内核芯材面积由所需防屈曲支撑抗侧移刚度确定，其抗侧 移刚度计算公式为：其中，E为芯材弹性模量，A为芯材截面积，0为防屈曲支撑与框架梁的夹角，h为层高。4. 根据权利要求1所述的混合减震结构的设计方法，其特征在于：所述防屈曲支撑的 数量根据减震结构的目标性能由平扭周期比和弹塑性时程分析确定。5. 根据权利要求1所述的混合减震结构的设计方法，其特征在于：所述减震装置为黏 性液体阻尼器。6. 根据权利要求1所述的混合减震结构的设计方法，其特征在于：所述防屈曲支撑布 置在所述隔震层以上楼层的四角。【专利摘要】本专利技术涉及土木工程
，提供了，包括如下步骤：将房屋结构的底部楼层作为隔震层，并调整隔震层的高度或抗侧构件截面尺寸，使隔震层基本周期与场地特征周期相匹配，然后安装减震装置在所述隔震层上，以获得好的减震效果；将防屈曲支撑布置在所述隔震层以上楼层，优先布置在房屋的四角，以减小偶然偏心的影响。本专利技术的混合减震结构的设计方法，解决了传统方法所需消能装置数量大，导致建筑空间利用效率低、建筑成本高的问题。【IPC分类】E04B1-00, E04B1-98【公开号】CN104695544【申请号】CN201510006951【专利技术人】陈敏, 王荣 【申请人】中南林业科技大学【公开日】2015年6月10日【申请日】2015年1月7日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混合减震结构的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将房屋结构的底部楼层作为隔震层，并调整所述隔震层的高度或抗侧构件截面尺寸，使隔震层基本周期与场地特征周期相匹配，然后安装减震装置在所述隔震层上，以获得减震效果；S2、在所述隔震层以上楼层布置防屈曲支撑，以减小偶然偏心的影响。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，王荣，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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