工程结构黏滞消能减振技术：黏滞阻尼器连接设计成功案例

黏滞阻尼器与主体结构的连接设计包括两部分：连接部件的设计以及连接部件与结构的连接设计。连接部件应按照“大震弹性”的性能水准要求进行设计，连接部件与结构的连接设计则应满足“大震不屈服”的性能水准要求。在大震弹性设计中，构件处于弹性状态；在大震不屈服设计中，大部分构件处于弹性状态且已经达到弹性状态的极限状态，即将进入屈服阶段。从承载力性能的要求来看，保持弹性指不考虑构件内力调整的抗震验算，规范规定的多道防线增大系数可适当调整；不屈服指内力、材料强度均按标准值计算，并且不考虑抗震承载力调整系数，必要时阻尼比可适当增加。

黏滞阻尼器与主体结构的连接设计需要两个方面的数据：黏滞阻尼器相关参数和黏滞阻尼器安装位置处的主体结构构件信息。黏滞阻尼器相关参数包括阻尼器本身性能参数、平面布置和产品尺寸，黏滞阻尼器安装位置的子框架信息包括计算层高、计算跨度和结构的梁柱尺寸。

1）黏滞阻尼器与主体结构连接部件的设计方法

消能支撑作为拉压杆进行设计，斜向支撑和水平支撑需分别进行承载力、强度、稳定性和刚度的验算。消能支撑对相连子框架的影响可用作用于相连框架梁或柱上的集中力来等效。

支墩对于黏滞阻尼器相连的子框架的影响如图8-2所示，相当于在相连框架梁上作用了水平地震力及其弯矩所产生的拉、压应力。其中水平地震力可直接等效为作用于梁中轴线上的集中力，而拉、压应力则可用一对力偶进行等效，其等效方法如图8-3所示。

图8-2　与支墩相连框架梁受力示意图

F—水平地震力；H—作用在支墩上的水平地震力到梁中轴线的垂直距离；
L—支墩宽度；T—等效力偶

图8-3　与支墩相连框架梁受力计算简图

F—水平地震力；H—作用在支墩上的水平地震力到梁中轴线的垂直距离；
L—支墩宽度；T—等效力偶(www.xing528.com)

值得注意的是，照此等效方法进行连接件与结构连接的大震不屈服设计时，需要特别关注支墩下部是否开裂以及与支墩接触的梁顶面是否会产生局部拉、压破坏。当支墩根部受力不足时，支墩下部便会产生裂缝；当作用于梁顶面的最大应力大于混凝土材料的标准强度时，与支墩接触的梁顶面便会产生局部拉、压破坏。如若出现上述情况，可通过在梁中加型钢来提高承载力，或在对应位置布置钢垫板、钢筋网等处理方式。

2）黏滞阻尼器与连接部件的连接

黏滞阻尼器与连接部件的连接可以采用螺栓连接和焊缝连接。考虑到施工质量的可控性和地震后阻尼器的可更换性，宜采用高强螺栓连接。

3）预埋件的计算

连接部件与混凝土结构的连接需要借助预埋件进行，预埋件的构造形式应根据受力性能和施工条件确定，力求构造简单、传力直接。预埋件可分为受力预埋件与构造预埋件两种，包括埋设在混凝土中的锚筋和外露在混凝土表面部分的锚板。锚筋和锚板都采用可焊性良好的结构钢。锚筋常用钢筋，对于受力较大的预埋件常采用角钢。对于L形预埋件互相垂直方向的预埋板承担的内力宜按支撑角钢分解轴向力获取。预埋件的锚筋应按拉剪构件或纯剪构件计算总截面面积，其锚筋和锚板设计应符合国家现行标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）和《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ 145）的规定。

4）黏滞阻尼器与结构连接的构造要求

黏滞阻尼器的附加内力通过支撑（或支墩）和预埋件传递给主体结构构件，要求预埋件、支撑和支墩在黏滞阻尼器达到极限位移时附加的外力作用下不会失效，因此其构造措施比一般预埋件要求更高。预埋件的锚筋应与钢板牢固连接，锚筋的锚固长度宜大于20倍钢筋直径，且不应小于250 mm。当无法满足锚固长度要求时，应采取其他有效的锚固措施。

支撑或套索型支撑应采用钢结构形式，钢材强度等级不应低于Q235；支撑宜采用双轴对称截面，支撑长细比、宽厚比应符合国家现行标准《钢结构设计规范》（GB 50017）和《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99）的规定。

墙墩、柱墩可采用钢筋混凝土、钢结构或型钢混凝土组合结构形式，混凝土支墩的混凝土强度等级不应低于C30，支墩沿阻尼器受力方向全截面箍筋应加密，并配置网状钢筋。