附加粘滞阻尼器的预制装配式混凝土框架结构抗震性能分析

黄浩贤

（广州大学土木工程学院）

【摘要】预制装配式混凝土结构的工业化程度高，是实现建筑行业转型发展的重要建造方式，但

由于构件装配连接处可靠性不足，造成预制装配式混凝土结构的抗震性能较差。本文运用消能减震技

术，使用大型通用有限元软件ABAQUS对一布置粘滞阻尼器的七层预制装配式混凝土框架结构进行动力非线性时程分析，研究罕遇地震下附加粘滞阻尼器的装配式混凝土框架结构的抗震性能。

【关键词】预制装配式混凝土框架结构；消能减震；动力非线性时程分析；ABAQUS

1引言预制装配式混凝土结构的梁柱板等构件在工厂内

生产，质量可靠，其施工现场装配化作业多，所需劳动力强度低，建造周期短且施工过程产生的扬尘，建筑垃圾少，对环境影响较小。随着建筑行业工业化进程的推进和国家政策的鼓励，预制装配式混凝土结构近年来得到高度重视和广泛应用。但是地震灾害数据表明，预制装配式混凝土结构的抗震性能较差，在地震作用下易出现大面积损伤甚至倒塌。

传统的抗震方法采用“硬扛”的方式来使结构抵御地震作用，地震输入的能量完全依靠结构自身消耗，构件在地震往复作用下容易发生损伤，震后维修费用高昂。消能减震技术作为一种新的抗震方法，通过在结构层间布置阻尼器，使结构遭遇地震破坏时，阻尼器能够消耗地震能量，从而保证结构的安全性。将消能减震技

不仅满足当前我国术应用在预制装配式混凝土结构中，

对建筑抗震性能不断提高的要求，也有助于预制装配式结构的发展。本文使用大型通用有限元软件ABAQUS对布置粘滞阻尼器的预制装配式混凝土框架结构进行动力非线性时程分析，研究预制装配式混凝土框架结构在罕遇地震下的抗震性能。

C30混凝土和HRB400的钢筋，楼板材料为C30混凝土及HRB335钢筋。梁截面尺寸为450mm×300mm，柱截面尺寸为500mm×500mm，楼板厚度为120mm。结构平面布置规则，各楼层布置相同。对应的场地类型为Ⅱ类，地震分组为二组，采用8度抗震设防烈度，设计基本地震加速度为0.20g。ABAQUS具有强大的非线性分析功能，通过盈建科自带接口，将模型转换到ABAQUS中进行动力非线性时程分析。为了体现装配式混凝土框架结构与现浇混凝土框架结构抗震性能的差异，本文根据湖南大学张锐[1]提出的预制装配式混凝土框架结构力学性能折

计算出本预制装配式混凝土框架结构算例所需减公式，

的刚度折减系数为0.86，强度折减系数为0.87。粘滞阻尼器由于性能稳定，布置简单，被广泛运用到结构消能减震领域中。本文所选用粘滞阻尼器的阻尼系数为

0.3

·（s/m），速度指数0.3，采用斜向支撑方式，阻尼150KN

器布置在结构2～7层，布置情况见图1。

2工程概况及粘滞阻尼器的布置本文首先运用盈建科结构设计软件建立了七层的现浇混凝土框架模型，并对此进行分析计算。模型首层

层高为3.9m，标准层高为3.0m,结构的梁柱构件使用

图12～7层粘滞阻尼器布置

-56-

广东建材2019年第3期3地震波的选取本文根据场地类别、设计地震分组、水平地震影响系数最大值等信息，在太平洋地震工程研究中心网站（PEER）上选取模型动力时程分析所用的三条天然地震波，分别是Darfield_NewZealand波、LomaPrieta波和SanFernando波。三条地震波与设防地震规范反应谱吻合情况良好，其对比见图2。

图2反应谱对比

4动力非线性时程分析对无阻尼器控制与布置粘滞阻尼器的装配式混凝土框架结构非线性模型分别进行了8度罕遇地震的动力时程分析，分析过程对结构施加单一方向的地震动，所用的地震加速度时程的最大值按照《建筑抗震设计规

范》

[2]

的规定采用了400cm/s2。图3为三条地震波分别作用下，无控结构与布置粘滞阻尼器结构的层间位移角。通过数据分析可得，与无控结构相比，在Darfield_NewZealand波作用下，附加粘滞阻尼器的层间位移角平均减少15.9%；在LomaPrieta波作用下，附加粘滞阻尼器的层间位移角平均减少16.6%；在SanFernando波作用下，附加粘滞阻尼器的层间位移角平均减少9.5%，从而证明在预制装配式结构中布置粘滞阻尼器能有效提高结构的抗震性能。

5结论本文通过对七层预制装配式混凝土框架结构采用消能减震技术，在结构层间布置粘滞阻尼器，并与无附加阻尼器的原结构进行了8度罕遇地震下的动力非线性时程对比分析，得出以下结论：在罕遇地震作用下，布置粘滞阻尼器的预制装配式混凝土框架结构的层间位

工程试验与研究(a)Darfield_NewZealand波作用下的层间位移角对比

(b)LomaPrieta波作用下的层间位移角对比

(c)SanFernando波作用下层间位移角对比

图3不同地震波下的层间位移角对比

移角相比于原结构有明显的减小。采用消能减震技术的装配式结构不需要依靠增大构件尺寸、提高材料强度的方法提高自身抗震能力，通过附加阻尼器的耗能，结构的抗震性能得到显著提高。●参考文献】

[1]张锐.装配整体式混凝土框架结构受力性能试验与有限元分析[D].湖南大学,2015.

[2]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

-57-

【