CN110080408A - 采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法 - Google Patents

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张振东
徐明磊
任智强
陈莹
戴颖楠
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    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

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Abstract

本发明公开了一种采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，包括如下步骤：构建柱体；将柱体固定在基础基座上；计算抗震反沿的高度，并根据所计算的高度搭建抗震反沿；计算所需要的阻尼器的支撑刚度；根据所需要的阻尼器的支撑刚度提供阻尼器；以及将阻尼器设置于柱体与抗震反沿之间；其中，计算所需要的阻尼器的支撑刚度包括如下步骤：确定固有结构频率、层间高度、抗震防烈度等级以及层间位移角；计算阻尼器达到给定位移，阻尼力达到最大阻尼力时，层间位移量以及层间位移角；以及基于层间变位达到基本烈度时的位移极限值以及耗能效果公式来计算阻尼器的支撑刚度。本发明的方法能够有效减少地震和风荷载带来的能量，抗震能力强、效率高。

Description

采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法
技术领域
本发明是关于烟气脱硫建构筑物减震技术领域，特别是关于一种采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法。
背景技术
烟气脱硫建构筑物中常规设计较多，一直采取传统的依靠结构在大震下自身的破坏（即依靠延性）来抵抗地震破坏，但存在抗震设计僵化，结构本身延性不足等问题。以“大震不倒”作为结构抗震设计的主要目标的传统设计方法，须根据建筑的不同抗震等级采取大量严格的抗震构造措施，不但材料消耗量大大增加，且施工难度也相应增大，从而使造价大幅增高。为了解决这些问题，结构工程师们不断致力于减震和隔震的研究，目的不仅是中小震作用下结构处于或基本处于弹性状态，而且使结构在大震后仍处于弹性状态或经过适当修理后仍可继续使用。新兴领域采用阻尼减震的结构体系，会采用阻尼器等构件进行有效减震，提升了结构的稳定性。
结构振动控制可以分为被动控制、主动控制和混合控制等。结构减震最常用的阻尼器有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器四种。而粘滞阻尼器作为一种无需外部能源输入提供控制力的被动控制装置，将地震或风荷载输入结构的大部分能量加以吸收和耗散，从而保护主体结构的性能安全。粘滞阻尼器具有如下特点：1、滞回曲线呈现饱满的椭圆形，即使在微小变形条件下也具有很强的耗能能力；2、不对主体结构附加刚度，有效解决阻尼器初始刚度与结构侧向刚度难匹配的问题，3、采用“柔性耗能”的理念，可减少梁柱配筋的及构件的截面尺寸，提高经济性。4、还能广泛应用于抗震加固和修复等工程。5、适用性好、维护费用低。因此，粘滞阻尼器已作为结构附加系统的防线成为结构构件的一部分。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，其能够有效减少地震和风荷载带来的能量，抗震能力强。
为实现上述目的，本发明提供了一种采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，包括如下步骤：构建柱体；将柱体固定在基础基座上；计算抗震反沿的高度，并根据所计算的高度搭建抗震反沿；计算所需要的阻尼器的支撑刚度；根据所需要的阻尼器的支撑刚度提供阻尼器；以及将阻尼器设置于柱体与抗震反沿之间；其中，计算所需要的阻尼器的支撑刚度包括如下步骤：确定固有结构频率、层间高度、抗震防烈度等级以及层间位移角；计算阻尼器达到给定位移，阻尼力达到最大阻尼力时，层间位移量以及层间位移角；以及基于层间变位达到基本烈度时的位移极限值以及耗能效果公式来计算阻尼器的支撑刚度。
在一优选的实施方式中，其中，阻尼器被设计为在小震作用下即能够达到最大阻尼力。
在一优选的实施方式中，其中，阻尼器被设计为当阻尼器相对位移达到6mm时，阻尼力达到最大阻尼力200kN。
在一优选的实施方式中，其中，抗震反沿被构造为能够包围柱体。
在一优选的实施方式中，其中，阻尼器的个数为两个。
在一优选的实施方式中，其中一个阻尼器设置于柱体的一侧边与抗震反沿之间，另一个阻尼器设置于柱体的另一侧边与抗震反沿之间。
与现有技术相比，本发明的采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法具有如下优点：
1、阻尼器设在柱脚基础处，可有效减少地震和风荷载带来的能量，起到吸能作用；
2、本发明结构构件不需为了抗震措施调整，仅需满足工艺等其他专业的设置需求，从而有效地节省了工程量，减少了建筑体量；
3、粘滞阻尼器只为结构提供耗散能量的阻尼力，因此耗能能力强、效率高，而且不改变结构的振动频率特性；
4、粘滞阻尼器采用的粘滞流体有甲基硅油、硅基胶和液压油，常用会采用硅油。该介质性能稳定，阻燃性能和抗老化性能优良，动力粘度系数比较大，因此具有性能可靠、出力大的优点；
5、采用双出杆的粘滞阻尼器，结构对称紧凑，安装方便且所需空间较小，粘滞阻尼器两端还有关节轴承，利于施工安装且方向适用性强。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法流程图。
图2是根据本发明一实施方式的基础布置图。
图3是根据本发明一实施方式的剖面布置图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
参考图1-3，如图所示，本发明的采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法包括如下步骤：
步骤101：构建柱体1；
步骤102：将柱体固定在基础基座4上；
步骤103：计算抗震反沿3的高度，并根据所计算的高度搭建抗震反沿；
步骤104：计算所需要的阻尼器2的支撑刚度；
步骤105：根据所需要的阻尼器2的支撑刚度提供阻尼器；以及
步骤106：将阻尼器设置于柱体1与抗震反沿3之间；
其中，计算所需要的阻尼器2的支撑刚度包括如下步骤：
确定固有结构频率、层间高度、抗震防烈度等级以及层间位移角；
计算阻尼器达到给定位移，阻尼力达到最大阻尼力时，层间位移量以及层间位移角；以及
基于层间变位达到基本烈度时的位移极限值以及耗能效果公式来计算阻尼器的支撑刚度。
在一优选的实施方式中，其中，阻尼器被设计为在小震作用下即能够达到最大阻尼力。进一步优选地，阻尼器被设计为当阻尼器相对位移达到6mm时，阻尼力达到最大阻尼力200kN。
在一优选的实施方式中，其中，抗震反沿被构造为能够包围柱体。
在一优选的实施方式中，其中，阻尼器的个数为两个，其中一个阻尼器设置于柱体的一侧边与抗震反沿之间，另一个阻尼器设置于柱体的另一侧边与抗震反沿之间。
本发明采用双出杆的粘滞阻尼器，结构对称紧凑，安装方便且所需空间较小，粘滞阻尼器两端还有关节轴承，利于施工安装且方向适用性强。
消能体系的总体刚度是由结构、基础与阻尼器本身刚度组成的串联体系刚度构成。为了达到较好的消能效果，消能装置的设计要综合平衡考虑各部分的刚度分配。既要考虑基础和结构的刚度，也应考虑阻尼器推力杆的刚度。同时还应减小阻尼器内粘滞流体的可压缩性。当结构的振动周期确定后，可以根据结构的层间位移值，按照耗能效果公式β=W1/W0=(X1-X2)/X0来确定系统的耗能效果（其中β为支撑刚度比，W为刚度，X为位移），比如取β=0.7，那么就能够反推出需要的阻尼器的支撑刚度。
实施例1
对某烟道支架，其固有结构频率为1.5Hz，层间高度约3.5m，抗震设防烈度为7度，在小震作用下其层间位移角达到1/400>1/559的规范要求，如果是常规方法，则会采用增大结构截面面积，调整整体刚度或者增加混凝土板等措施。但本发明拟采用阻尼器消能装置来达到减小层间变位的目的。一般情况下取大震下框架的变位角1/50时的层间变位量作为阻尼器的最大正负行程，但是为了使阻尼器提早发挥消能作用，设计阻尼器的最大阻尼力在小震作用下1/400变位角即达到。增加阻尼器进行计算，当阻尼器相对位移达到6mm时，阻尼力达到最大阻尼力200kN，如果假定支撑刚度无穷，层间位移将达到200/K1+6=7.22mm，这时层间位移角为1/485。当层间变位达到基本烈度下位移限值21mm时，按照β=0.7的耗能效果来估计支撑刚度的设计值。这时X0=21mm，X1=19.88mm，代入耗能效果公式β=W1/W0=(X1-X2)/X0，来计算得到X2=5.18mm，K2=38.61mm。此时阻尼器要在X1-X2=14.7mm下起到消能作用，如果想提高β那么就要增大K2，（其中，K2为位移法刚度系数，模型中推导得出），从而计算出所需要的阻尼器的支撑刚度。从而根据所需要的阻尼器的支撑刚度提供阻尼器。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，其特征在于：所述采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法包括如下步骤：
构建柱体；
将所述柱体固定在基础基座上；
计算抗震反沿的高度，并根据所计算的高度搭建所述抗震反沿；
计算所需要的阻尼器的支撑刚度；
根据所需要的阻尼器的支撑刚度提供阻尼器；以及
将阻尼器设置于所述柱体与所述抗震反沿之间；
其中，计算所需要的阻尼器的支撑刚度包括如下步骤：
确定固有结构频率、层间高度、抗震防烈度等级以及层间位移角；
计算阻尼器达到给定位移，阻尼力达到最大阻尼力时，层间位移量以及层间位移角；以及
基于层间变位达到基本烈度时的位移极限值以及耗能效果公式来计算所述阻尼器的支撑刚度。
2.如权利要求1所述的采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，其特征在于：其中，所述阻尼器被设计为在小震作用下即能够达到最大阻尼力。
3.如权利要求2所述的采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，其特征在于：其中，所述阻尼器被设计为当所述阻尼器相对位移达到6mm时，阻尼力达到最大阻尼力200kN。
4.如权利要求1所述的采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，其特征在于：其中，所述抗震反沿被构造为能够包围所述柱体。
5.如权利要求4所述的采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，其特征在于：其中，所述阻尼器的个数为两个。
6.如权利要求5所述的采用阻尼器对烟气脱硫建构筑物进行抗震的方法，其特征在于：其中一个所述阻尼器设置于所述柱体的一侧边与所述抗震反沿之间，另一个所述阻尼器设置于所述柱体的另一侧边与所述抗震反沿之间。
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