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1、民航博物馆的展品的消能控制 甘明、薛慧立 北京建筑设计研究院北京 l l J l l l ) I j 提要丁程结构减震控制是结构减震、抗风的一个新的研究领域它包括隔震、消能等技术拈施 它足通过渊节结构的动力参数的丁段达到l J U 减低结构的动力反心。从I 町保证结构n i 强震下的安伞奉 文详细介绍J T 程减振方法4 ：窄问结构中的膨用，结合民航博物馆展记支架的抗震没汁，使用减振控制于 段使结构4 j 小振时仃充分的川度抵抗变形柱人震时依靠结构的阻尼效心，减少结构的内力和变形 本文还简要介绍J T 程减振拧制的设计方法。 关键词工程减振控制、隔震、阻尼 1 ：程结构减震控制，使i - l
2、C r 结构减震、抗风的一个新的领域包括隔震、消能等措施。 它是通过调1 7 结构的动力参数的手段，达剑明显减低结构的动力反应，从而保证结构住强震 卜的安全。 本文主要介2 ， 了消能结构减震控制方法在空间结构吊挂设计中的虑朋： 传统抗震结构体系，容许结构及承重构f ，l ：( 柱、梁、1 ，点等) 在地震中出现损坏。结 构及承重构什地震中，的损坏过程，就是地震能量的消能”过程。结构及构什的严重破坏或 倒塌。就是地震能昔转换或消耗的最终完成。 结构消能减震体系，就是把结构物的某些1 卜承重构件殴计成消能轩 ：r l ：或住结构的某 部何装设消能装置。在风或小地震时，这些消能构1 i ，| ：或
3、消能装置具有足够的初始刚度，处丁 弹性：状态，结构仍具有足够的侧向刚度以满足使刖要求。当出现中、强地震时，随着结构侧 向变形的增人，消能构件或消能装置率先进入1 卜弹性状态。产生较人阻尼，人苗消耗输入结 构的地震能鼙，使土体结构避免出现明显 “ J l l - 弹性状态并且迅速衰减结构的地震反应( 何 移，速度加速度等) 从而保护土体结构庄强地震中免遭破坏，确保主体结构在强地震中 的安仑。 本史介 汀r 这类控制方法住空问结构抗震没计l | | 的戍川，J f = 通过K 航博物馆展- ；f 1 支撑架 结构设汁巾减震控制力法的实施，研究了减震控制疗法的选择，减震控制构什佑簧的优化波 i t
4、。，从【屯航博物钾f 塍川I - I ，支撑架消能减震的改；| 实践t ，以石出I F 确的使J | J 减震控制疗法可以 3 9 5 使结构具有较好的抗震性能，。1 ，约造价、减少结构厚度，是一种值得推J 的抗震技术措施。 比航博物馆l ：程位r 北京尔北部近郊区、机场辅路尔南侧的中国吣航2 0 0 # t t 也区，距北 京市区约1 2 公里，距首都国际机场约9 公里，毗邻北京国际航空俱乐部、北京区域管制中 心和蟹岛生态度假游乐村，总心地面积为1 8 9 6 0 0 平方米。总建筑面积为2 1 9 8 0 平方米。一建 筑总高度为3 1 0 米是集博览、展示、交流、放映、收集、研究、商业展
5、览为体的博物 馆，是中国航空界重要的国际国内交流中心。 比航博物馆的建筑造型创意源丁飞机发动机的外形，由6 个人小不同的发动机外壳面 迩接组成其平面投影尺寸约为2 4 0 X 7 0 米，鹾盖结构采用单层钢网壳，丁坡谷边缘由十四 个杠墩支撑。 建筑物的卜部结构采用钢筋混凝十框架剪力墒结构，被覆盖在单层网壳卜I 侧面外围护 坌占构均为玻璃幕墙 民航博物馆 3 9 6 该j I ：程内部吊挂人型比航匕机模型和许多精密仪器，展品的重昔很人，同时，由丁：展览 和建筑关学的要求，希望该展品的支承架设计的比较细小，但义要求在地震作H j 卜，展品的 毹移、速度、加速度都不能过人，以免冲撞观众、碰撞其他展品
6、、损坏精密仪器 为达剑上述要求，在设计中，我们和澳人利弧智能控制公司合作。使心该公司的智能形 状记忆合金设计了一种新型小初始刚度高阻尼比的耗能结构，该结构在小震作坩卜依靠钢 丝提供的初始刚度控制展品支撑架的位移，在人震作州。卜，依靠记忆合金的阻尼作用减少匕 机模型平精密仪器的晃动，同时记忆合金有很好的恢复变形功能。 消能结构的设计步骤如卜： 。 1 假设没有消能构仆( 或消能装置) 的结构，在i 5 2 定的强地震中处丁弹性状态。 ( 2 ) 选定消能构1 ，l ：( 或消能装置) 的刚度( k 。) 平阻尼比( 。) 。 ( 3 ) 消能减震结构的等效阻尼比( ) 等丁消能构仆( 或消能装置
7、) ( 4 ) 利蹦已有的弹性结构动力分析氍序代入消能减震圣上构的质量、刚度孙等效阻尼比， 输入设定的地震烈度或地震记录，进行动力反应计算，井进行循环多次的设计计算，即进行 消能构f ，l ：( 或消能装置) 布置、设计、动力反应计算，雨布置再没计，再计算直至满足殴 计目标要求。最终完成设计。 【屯航l d ；物馆展。铺支撑架减震设计n - r 。我们只体没汁过程如卜： l 选定结构的地震波，j l 豆过和I ，1 1 ：京- 彳r 芙部fJ 联系歌得见仃建设川地特t I I ：周_ | l J J 人I ：地震 3 9 7 人 ：竖波 人1 ：竖波 2 依据合作方提供的试验数据，确定智能型减
8、震支库的初始刚度为2 0 0 K N 每米，初始 阻尼为5 ，在人震| 卜的阻尼为2 0 。 3 使心线性稃序对整个支承架和l 模硝进行地震作心卜的时样分析，同时使刚弹塑性程序 对整个支承架和模型进行人震作划卜的弹塑性分析。但整个支承架在人震作刈卜荏苒保持弹 性。 。 4 结合地震作用卜的支痒反力，进行支庶计算、设计，研究支承架和模型人震作川卜住 高阻尼状况卜的变形。 经初步整理得到的结果： ：j ；蕊：；：鼍：冀籀叠! 叠：略旁：毒警多旁昏喀t i ! 蔓j 爱翻字捃! o ：f l 暑t o “：二= ? t ”t 一。：， “ ，i ，t ，盖= J - f 一一：。- 山 i 一：1
9、。：l o r i 茹二，：，7 精密仪器 O I K N1 3 m m O 7 n m 】秒0 4 n m l 秒平方 I 小型展品 1 K N4 r a m 2 n m l 秒1 3 r a m 秒平方 3 9 8 波，r 结合抗震规范，对时程曲线进行修l b 并依据地震部fJ 的建议，采川台湾集集地燧波 作为天然波。 一 2 寸 l i l l l d k k 集集横波 人I ：横波 人I ：横波 集集竖波 3 9 9 精密仪器在人震作川。卜的位移时榉曲线 结论 1 结构在小震时，由丁智能型记忆合金支座具有良女r 的初始刚度，可以解决结构在小震 作H l 卜的位移控制问题 2 结构在小震作圳卜- ，只要合理设计减震支座，就可以使结构具有较好的复何性能 3 在人震作川卜，由丁：支庵的阻尼效应，消耗了许多地震能鼙。同时在耗能过程中，可 以人人减小上部支架结构的地震作川。 4 使州记忆合金做成的阻尼器，其尺寸很小，但具有较好的阻尼性质，可以减小支承架 和展品住人震作川l - A O 位移、速度和加速度。 5 由r 减震、隔震措施人人减少了支架承受的地震作刖，所设计的支架造型纤巧、美 观，符合建筑关学的要求。 4 0 0
