DB34/T 3957-2021 建筑墙式金属阻尼器减震技术规程.pdf

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  • 1.0.1为规范墙式金属阻尼器减震技术在建筑工程中的应用,做到 安全适用、技术先进、经济合理、确保质量,制定本规程。 1.0.2本规程适用于抗震设防烈度为6~8度地区新建建筑和既有 建筑抗震加固的墙式金属阻尼器结构设计、施工、验收和维护。 1.0.3按本规程设计与施工的墙式金属阻尼器结构,其抗震设防自 标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,墙式金 属阻尼器正常工作,主体结构不受损坏或不需要修理可继续使用; 当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,墙式金属阳 尼器正常工作,主体结构可能发生损坏,但经一般修理仍可继续使 用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,墙式金属 阻尼器不应丧失功能,主体结构不应倒塌或发生危及生命的严重破 坏。

    1.0.4墙式金属阻尼器结构设计、施工、验收和维护,除应符合本

    规程外给水排水标准规范范本,尚应符合国家现行有关标准的规定。

    布置在框架平面内,地震作用下利用金属耗能芯板屈服后产生 的弹塑性滞回变形耗散能量的金属阻尼器

    利用金属耗能芯板的剪切屈服变形耗散地震能量的墙式金属阻 尼器。

    利用金属耗能芯板的弯曲屈服变形耗散地震能量的墙式金属阻 尼器。

    由金属阻尼器与连接金属阻尼器的支撑墙构成的组合体。

    与墙式金属阻尼器部件直接连接的主体结构单元

    2.1.6墙式金属阻尼器结构

    2.1.7墙式金属阻尼器设计使用年限

    墙式金属阻尼器在正常使用和维护情况下所具有的不丧失有效 更用功能的期限

    2.1.9 屈服后刚度 second stiffness

    式金属阻尼器耗能芯板屈服后的

    墙式金属阻尼器耗能芯板屈服时所能承受的侧向力。

    墙式金属阻尼器沿受力方向的相对变形值,若变形小于此值, 则墙式金属阻尼器处于弹性工作状态,当达到或超过该值后,金属 阻尼器将产生塑性变形,

    .12设计位移designdisplacem

    .1.14极限位移ultimatedispla

    墙式金属阻尼器正常工作的位移限值,可取为阻尼器极限承载 力的85%所对应的位移值

    2.1.17 设计延性系数

    设计位移与屈服位移的比值。

    Fji 振型i质点的水平地震作用标准值: Gi 集中于i质点的重力荷载代表值; R 结构构件承载力设计值: Selk 水平地震作用标准值的效应; Sevk 竖向地震作用标准值的效应; ScE 重力荷载代表值的效应; Sk 风荷载标准值的效应; S i振型地震作用标准值的效应;

    T 按刚性地基假定确定的结构基本自振周期: VEki 第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力; Xi i振型i质点的水平相对位移; 元 剪力系数; 计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折 cVw 作用分项系数; EhYEv j振型的参与系数; VW 风荷载的组合值系数; y 地震作用的频率系数; RE 承载力抗震调整系数; αj 相应于i振型自振周期的地震影响系数;

    2.2.2墙式金属阻尼器参数

    A, 弯曲耗能芯板的截面面积; A. 剪切耗能芯板的截面面积; b. 剪切耗能芯板的宽度; E 耗能芯板的弹性模量; f 耗能芯板的屈服强度; G. 剪切耗能芯板的剪切模量; h, 弯曲耗能芯板的高度; h. 剪切耗能芯板的高度; K 墙式金属阻尼器的初始刚度; M 墙式金属阻尼器的承载力设计值: N 墙式金属阻尼器的屈服承载力; N. 墙式金属阻尼器的极限承载力; n 弯曲耗能芯板的个数; t. 剪切耗能芯板的厚度; tb 弯曲耗能芯板的厚度; ud 设计延性系数; L 耗能芯板的抗剪强度; n 耗能芯板的超强系数;

    の——材料应变强化调整系数; 3.—墙式金属阻尼器附加有效阻尼比

    の一材料应变强化调整系数; 三一墙式金属阻尼器附加有效阻尼比;

    3.1.1新建墙式金属阻尼器结构的抗震设防目标应符合本规程第 1.0.3条的规定:既有建筑结构采用墙式金属阻尼器减震加固时,抗 震设防目标不应低于国家现行标准《建筑抗震鉴定标准》GB50023 和《建筑消能减震加固技术规程》T/CECS547的规定。 3.1.2墙式金属阻尼器结构的抗震性能化设计,应根据建筑结构的 实际需求,分别选定针对整个结构、局部部位或关键部位、关键部 件、重要构件和次要构件的性能目标。 3.1.3采用墙式金属阻尼器进行加固后的结构,其最大适用高度可 适当增加,并满足国家现行标准《建筑消能减震加固技术规程》 T/CECS547的相关要求。 1业速人

    3.1.4当墙式金属阻尼器结构遭遇设防地震或罕遇地震后,应对墙

    3.2墙式金属阻尼器性能要求

    3.2.1墙式金属阻尼器的选择应符合下列规定

    3.2.1墙式金属阻尼器的选择应符合下列规定: 1墙式金属阻尼器应具备良好的变形能力和耗能能力,墙式金 属阻尼器的极限位移应不小于设计位移的1.2倍。 2在10年一遇标准风荷载作用下,墙式金属阻尼器不应发生 屈服。 3墙式金属阻尼器的耐久性包括疲劳性能和耐腐蚀性能,其而 久性应符合表3.2.1的规定,还应符合现行国家及行业标准的规定

    表3.2.1墙式金属阻尼器耐久性能要

    3.2.2墙式金属阻尼器应符合下列规定: 1墙式金属阻尼器应具有型式检验报告和产品合格证。 2墙式金属阻尼器的性能参数和数量应在设计文件中注明。 3.2.3墙式金属阻尼器的抽样和检测应符合下列规定: 1墙式金属阻尼器的抽样应由第三方根据设计文件和本规程的 有关规定进行: 2墙式金属阻尼器的检测应由具备资质的第三方进行

    4.1.1墙式金属阻尼器的材料应符合下列规定: 1墙式金属阻尼器可采用钢材、铅等材料制作。 2采用钢材制作的墙式金属阻尼器的耗能芯板宜采用屈服点低 和高延伸率的钢材,钢板的厚度不宜超过80mm,应具有较强的塑性 变形能力和良好的焊接性能。 3墙式金属阻尼器中材料应符合现行行业标准《建筑消能阻尼 器》JG/T209的规定。 4.1.2耗能芯板的钢材应符合下列要求: 1宜优先采用LY100、LY160、LY225等屈服强度波动范围小 延伸率高、屈服点低的钢材系列,其材料基本力学性能应符合表4.1.2 的规定

    1宜优先采用LY100、LY160、LY225等屈服强度波动范围小 延伸率高、屈服点低的钢材系列,其材料基本力学性能应符合表4.1.2 的规定。

    表4.1.2芯板耗能段的钢材力学性能要求

    4.2墙式金属阻尼器部件材料

    4.2.1支承及连接件一般采用钢构件,也可采用钢管混凝土或钢筋 昆凝土构件。对支撑及连接件所用材料和施工有特殊规定时,应在 设计文件中注明。 4.2.2钢筋混凝土构件作为墙式金属阻尼器的支撑时,其混凝土强 度等级不应低于C30

    4.2.2钢筋混凝土构件作为墙式金属阻尼器的支撑时,其混凝土强 度等级不应低于C30。

    4.2.2钢筋混凝土构件作为墙式金属阻尼器的支撑时,其混凝土强

    1手工焊接所用的焊条,应符合现行国家标准《非合金钢及细 晶粒钢焊条》GB/T5117或《热强钢焊条》GB/T5118的规定,选择 的焊条型号应与被焊钢材的力学性能相适应: 2自动焊接或半自动焊用焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用 钢丝》GB/T14957、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/ 8110、《非合金钢及细晶粒钢药芯焊丝》GB/T10045、《热强钢药芯 焊丝》GB/T17493的规定; 3埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用低合金 钢焊丝和焊剂》GB/T12470的规定; 4当两种级别的钢材相焊接时,可采用与强度等级低的钢材相 适应的焊接材料。 4.3.2焊缝应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB50661的规 定。焊缝的强度设计值应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017和《钢结构焊接规范》GB50661的规定。 4.3.3预埋件、节点板等连接材料应符合现行国家标准《钢结构设

    计标准》GB50017和《混凝土结构设计规范》GB50010的规定

    4.3.4墙式金属阻尼器结构采用的连接紧固件应符合下列要

    连接墙式金属阻尼器用的高强度螺栓可选用大六角高强度螺

    栓或扭剪型高强度螺栓。高强度螺栓的材质、材料性能、级别和规 格应分别符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GBT 1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T1229、《钢结构用高强 度垫圈》GB/T1230、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母 垫圈技术条件》GB/T1231和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副 GB/T3632的规定; 2锚栓可采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定的 Q235钢,《低合金高强度结构钢》GB/T1591中规定的Q355钢、Q390 钢或强度更高的钢材,

    5 地震作用与作用效应

    主体结构和墙式金属阻尼器所处的状

    5采用静力弹塑性分析方法时,墙式金属阻尼器部件可采用等 列度的连接杆代替。 6在弹性时程分析和弹塑性时程分析中,墙式金属阻尼器结构 的恢复力模型应包括主体结构恢复力模型和墙式金属阻尼器部件的 恢复力模型。

    9当采用弹塑性时程分析法计算时,根据主体结构构件弹塑性 参数和墙式金属阻尼器的参数确定墙式金属阻尼器结构非线性分析 奠型,相对于弹性分析模型可有所简化,但二者在多遇地震下的线 性分析结果应基本一致。 10单个墙式金属阻尼器承担地震力的水平分量不宜大于1/4 楼层剪力。 5.1.2墙式金属阻尼器结构的总阻尼比由主体结构阻尼比和墙式 金属阻尼器构件附加给结构的有效阻尼比组成,多遇地震和罕遇地 震下的总阻尼比应分别计算。主体结构阻尼比和墙式金属阻尼器构 Ae

    金属阻尼器构件附加给结构的有效阻尼比组成,多遇地震和罕遇地 震下的总阻尼比应分别计算。主体结构阻尼比和墙式金属阻尼器构 件附加给结构的有效阻尼比应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》

    5.2.1结构的地震作用及效应计算,应符合现行国家标准《建筑抗 震设计规范》GB50011的规定。 5.2.2抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要

    5.2.2抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下 求:

    VEki >aZG j=i

    式中:VEki 第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力; 元 剪力系数,不应小于表5.2.2规定的楼层最小地震剪力 系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15 的增大系数; Gj一一第i层的重力荷载代表值

    表5.2.2楼层最小地震剪力系数值7度8度类别6度0.10g0.15g0.20g扭转效应明显或基本0.0080.0160.0240.032周期小于3.5s的结构基本周期大于5.0s的结构0.0060.0120.0180.024注:基本周期介于3.5s和5s之间的结构,可插人法取值。5.2.3墙式金属阻尼器结构的楼层水平地震剪力,应按下列原则分配:1现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼、屋盖建筑,宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配:2木楼盖、木屋盖等柔性楼、屋盖建筑,宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配:3普通预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖建筑,可取上述两种分配结果的平均值;4结构计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转影响时,可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定对上述分配结果作适当调整。5.2,4墙式金属阻尼器结构抗震计算,一般情况下可不计入地基与结构相互作用的影响。8度时建造于而、IV类场地,采用箱基、刚性较好的基和桩箱、桩筏联合基础的钢筋混凝土高层墙式金属阻尼器结构,当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时,若计入地基与结构动力相互作用的影响,对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按下列规定折减,其层间变形可按折减后的楼层剪力计算。1高宽比小于3的结构,各楼层水平地震剪力的折减系数,可按下式计算:T(5.2.4)=T +△T14

    式中: 计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数; 按刚性地基假定确定的结构基本自振周期(s); T 计入地基与结构动力相互作用的附加周期(s),可按 表 5.2.4 采用。

    表5.2.4附加周期(s)

    2高宽比不小于3的结构,底部的地震剪力按第1款规定折减, 顶部不折减,中间各层按线性插入值折减; 3折减后各楼层的水平地震剪力应符合本规程第5.2.2条的规 定。

    5.3地震作用组合的效应

    5.3.1在多遇地震作用下,墙式金属阻尼器结构的地震作用效应利 其他荷载效应的基本组合的效应设计值应按下式计算:

    S=YgSGE + YEh Sehk +YeySEvk +VwYwSwl

    武中:S 荷载和地震作用组合的效应设计值; ScE一 重力荷载代表值的效应,可按现行国家标准《建筑抗震 设计规范》GB50011取值,但有吊车时,尚应包括悬 吊物重力标准值的效应; Sehk一 水平地震作用标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数 或调整系数; SEk一 竖向地震作用标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数 或调整系数; S. 风荷载标准值的效应;

    YG 重力荷载分项系数,一般情况下应采用1.2,当重力荷 载效应对构件承载力有利时,不应大于1.0; w 风荷载分项系数,应采用1.4; YEh 水平地震作用分项系数,应按现行国家标准《建筑抗震 设计规范》GB50011取值; YEV 竖向地震作用分项系数,应按现行国家标准《建筑抗震 设计规范》GB50011取值; 风荷载的组合值系数,一般结构取0.0,风荷载起控制 作用的建筑应取0.2。 用新

    S. = SGe +ySek +ywSwk

    式中:SEk一 一罕遇地震作用标准值的效应; 。一一地震作用的频率系数,一般结构取1.0。 5.3.3结构构件截面抗震验算,应符合现行国家标准《建筑抗震设 计规范》GB50011的规定;当进行罕遇地震作用下的抗震验算时 结构构件承载力抗震调整系数均应采用1.0。

    6 墙式金属阻尼器结构设计

    6.1.1墙式金属阻尼器设计应保证主体结构符合现行国家标准《建 筑抗震设计规范》GB50011的规定;楼(屋)盖宜满足平面内无限 刚性的要求。当楼(屋)盖平面内无限刚性要求不满足时,应考虑 楼(屋)盖平面内的弹性变形,并建立符合实际情况的力学分析模 型。抗震计算分析模型应同时包括主体结构与墙式金属阻尼器 6.1.2当在垂直相交的两个平面内布置墙式金属阻尼器,且分别按 不同水平方向进行结构地震作用分析时,应考虑柱在双向地震作用 下的受力。 6.1.3墙式金属阻尼器结构设计时,应考虑阻尼器引起的柱、墙 冰山前上和恋用

    6.2墙式金属阻尼器布置原则

    6.2.1墙式金属阻尼器的布直应符合下列规定: 1墙式金属阻尼器的布置宜使结构在两个主轴方向的动力特性 相近; 2墙式金属阻尼器的竖向布置宜使结构沿高度方向刚度均匀; 3墙式金属阻尼器宜布置在层间相对位移较大的楼层,同时可 采用合理形式增加阻尼器两端的相对变形的技术措施,提高阻尼器 的减震效率; 4墙式金属阻尼器的布置不宜使结构出现刚度突变或薄弱层 6.2.2墙式金属阻尼器的布置宜使消能减震结构的设计参数符合 下列规定: 1各楼层的阻尼器有效刚度与主体结构层间刚度比宜接近,各 楼层的阻尼器水平剪力与主体结构的层间剪力耗能与主体结构的弹 性层间剪力与层间位移的乘积之比的比值宜接近

    2布置墙式金属阻尼器的楼层中,阻尼器的最大阻尼力在水平 方向上分量之和不宜大于楼层层间屈服剪力的60%。

    6.3墙式金属阻尼器子结构设计及附加阻尼比

    5.3.1墙式金属阻尼器与支墩等附属构件组成消能部件时,消能部 牛的恢复力模型参数应符合下式规定:

    Aupy / Aus,≤2 / 3

    式中:△upy 消能部件在水平方向的屈服位移或起滑移位移(m 6.3.2墙式金属阻尼器附加给结构的实际有效刚度和有效阻尼比, 可按下列方法确定: 1墙式金属阻尼器附加给结构的有效刚度可采用等效线性化方 法确定。 2墙式金属阻尼器附加给结构的有效阻尼比可按下式计算:

    Sa=nZ 1 4元W

    W, =2 Fu/2

    式中:F一一质点i的水平地震作用标准值; ui 质点i对应于水平地震作用标准值的位移

    式中:A,一一第j个消能器的恢复力滞回环的面积。 3不计扭转影响时,墙式金属阻尼器结构在水平地震作用下的 总应变能,可按下式计算:

    W, =1/22Fui

    式中:F 质点i的水平地震作用标准值(取相应于第一振型的水 地震作用); ui一一 质点i对应于水平地震作用标准值的位移; 4墙式金属阻尼器在水平地震作用下往复循环一周所消耗的能 量,可按下式计算:

    式中:A;一一第j个阻尼器的恢复力滞回环在相对水平位移△u;时 的面积; 6.3.3采用振型分解反应谱法分析时,结构有效阻尼比可采用附加 阻尼比的迭代方法计算。 6.3.4采用时程分析法计算墙式金属阻尼器附加给结构的有效阻 尼比时,墙式阻尼器两端的相对水平位移△ui、质点i对应于水平地 震作用标准值的位移u:,应采用符合现行行业标准《建筑消能减震 技术规程》JGJ297的相关规定。 6.3.5采用静力弹塑性分析方法时,计算模型中墙式金属阻尼器宜 采用第7章给出的恢复力模型,并由实际分析计算获得墙式金属阻 尼器附加给结构的有效阻尼比,不能采用预估值。墙式金属阻尼器 可采用等刚度的杆单元代替,并根据其力学特性于该杆单元上设置 塑性铰,以模拟其力学特性

    主体结构的截面抗震验算应符合

    1主体结构的截面抗震验算,应按现行国家标准《建筑抗震设 计规范》GB50011的规定执行。 2振型分解反应谱法计算地震作用效应时,宜按多遇地震作用 下墙式金属阻尼器的附加阻尼比取值。

    6.4.2墙式金属阻尼器子结构的截面抗震验算宜符合下列规定:

    1墙式金属阻化器于结构 梁、柱、墙构件直按重要构件设计 并应考虑罕遇地震作用效应和其他荷载作用标准值的效应,其值应 小于构件极限承载力。 1墙式金属阻尼器子结构中的梁、柱和墙截面设计应考虑墙式 金属阻尼器在极限位移下的阻尼力作用。 2墙式金属阻尼器采用高强度螺栓或焊接连接时,墙式金属阻 尼器子结构节点部位组合弯矩设计值应考虑墙式金属阻尼器端部的 附加弯矩。 3墙式金属阻尼器子结构的节点和构件应进行墙式金属阻尼器 极限位移下引起的阻尼力作用下的截面验算。 4当墙式金属阻尼器的轴心与结构构件的轴线有偏差时,结构 构件应老虑附加弯钜成庆 曲的影

    1墙式金属阻尼器结构的弹性层间位移角限值应按现行国家 《建筑抗震设计规范》GB50011取值 2墙式金属阻尼器结构的弹塑性层间位移角不应大于现行国家 标准《建筑抗震设计规范》GB50011规定的限值要求

    6.4.4主体结构的构造措施应符合下列规定:

    1主体结构的抗震等级应按现行国家标准《建筑抗震设计规范 GB50011确定。 2当墙式金属阻尼器结构的抗震性能明显提高时,主体结构的 抗震构造措施要求可适当降低,降低程度可根据墙式金属阻尼器结 构地震剪力与不设置墙式金属阻尼器结构的地震基底剪力之比确 定,最大降低程度应控制在1度以内。

    6.5.1墙式金属阻尼器结构应结合建筑实际需求选择性能水准和 性能目标。 一感±人昆阳

    表6.5.2墙式金属阻尼器结构的性能水准的判别

    注:[△u]和[△u,]分别表示结构的弹性和塑形层间位移角。 个别指5%以下,部分指30%以下,多数指50%以上。 中等破坏的变形参考值,取规范弹性和弹塑性位移角限值的平均值

    个别指5%以下,部分指30%以下,多数指50%以上。 中等破坏的变形参考值,取规范弹性和弹塑性位移角限值的平均值,轻

    微损坏取1/2平均值。 “非失效”指的是墙式金属阻尼器处于弹性或者进入塑形屈服耗能,但 其仍具有稳定的耗能能力。 “轻微失效”指的是墙式金属阻尼器已产生较大的塑性变形,同时丧失 部分耗能能力。 “失效”指的是墙式金属阻尼器已损坏,丧失耗能能力。 6.5.3不同性能目标的墙式金属阻尼器结构设计及模型计算应符 合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。 6.5.4除墙式金属阻尼器之外的其他结构构件,不同抗震性能水准 的结构设计要求应满足现行国家相关规范的规定。对墙式金属阻尼 器,应满足如下要求: 1墙式金属阻尼器处于弹性,在多遇地震参与荷载组合下抗震 承载力应满足下式要求:

    的结构设计要求应满足现行国家相关规范的规定。对墙式金属 器,应满足如下要求: 1墙式金属阻尼器处于弹性,在多遇地震参与荷载组合下 承载力应满足下式要求:

    2墙式金属阻尼器进入屈服时,在地震参与荷载组合下抗震承 截力应满足下式要求:

    中:N 墙式金属阻尼器的属服承载力快递标准,应按本规程7.2.2取值

    7 墙式金属阻尼器设计

    7.1.3墙式金属阻尼器产品外观应标志清晰,表面平整,

    无毛刺,无机械损伤,表面应采用防锈措施,涂层应均匀。

    7.2墙式金属阻尼器计算

    硬度标准7.2.1本规程中的墙式金属阻尼器按照受力形式分为:剪切型墙式 金属阻尼器和弯曲型墙式金属阻尼器 7.2.2墙式金属阻尼器的承载力计算包括弹性刚度计算、屈服承载 力计算和极限承载力计算

    7.2.1本规程中的墙式金属阻尼器按照受力形式分为:剪切型

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