安置抗震黏滞阻尼器的某超高层建筑经济性能分析

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工程设计

安置抗震黏滞阻尼器的某超高层建筑 经济性能分析
曹铁柱 　 陈永祁
（ 北京奇太振控科技发展有限公司， 北京 　１ ０ ３ ） ００７ 摘 　 要： 盘古大观钢结构写字楼是毗邻 ２ ０ 奥运会主场馆的超高层建筑。在 对 结 构 进 行 抗 震 性 能 分 析 的 过 程 中 ， ０８ 为了使结构满足抗震规范罕遇烈度下的相关要求，

并使结构的抗震能力进一步 提 高， 取 加 强 传 统 结 构 抗 侧 体 系 、 选 增加结构支撑能力和采用抗震阻尼器耗能减振等不 同 的 抗 震 方 案， 对 其 具 体 内 容、 震 效 果 和 经 济 性 进 行 综 合 并 减 用黏滞阻尼 器 消 能 减 震 不 仅 可 以 使 结 构 满 足 罕 遇 地 震 的 设 计 规 对比。最终结果表明，对比前两种传统抗震方案， 使结构各方面的抗震性能更加系统、 全面提高， 同时还将节省大量的直接 建 造 费 用 和 长 期 使 用 中 的 间 接 修 范要求， 复费用。 关键词： 液体黏滞阻尼器；地震反应；一次性投资；长期维护；维修因子

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１　 概 　 述 传统结构抗震体系大多是通过提高结构的抗侧 能力实现的， 如加 大 梁 柱 截 面、 加 配 筋、 加 大 量 增 附 支撑等办法。但是， 构 周 期 会 随 着 结 构 侧 向 刚 度 结 的增大而变化， 震 时 输 入 到 结 构 的 能 量 也 可 能 随 地 之增大。这种现象 对 于 一 些 高 柔、 跨 结 构 的 抗 震 大 性能更加不利。在这些结构中采用黏滞阻尼器耗能 减振， 可以很好 地 解 决 这 一 问 题。 黏 滞 阻 尼 器 自 身 没有刚度， 地震过程 中 几 乎 不 会 给 结 构 带 来 任 何 不 如果设计得当， 在得到很好的减振效果的同 利影响， 时， 还会得到非常好的经济效果。 从以结构破坏为代价的延性设计到结构保护系 统的使用， 是结 构 工 程 界 革 命 性 的 进 步。 从 长 远 的 安全使用来说， 其经济性更是不容争辩的。然而， 除 了定性地说明之外， 定量地说明还涉及到： ） 用 １ 一次性直接 建 设 投 资 的 影 响， 结 构 保 护 系 ３ ６

统的经济性。 ） 经济上的好处。 ２ 从中长期效果来看， 当然， 较难分析的是一次性投资的影响， 这是很 多业主最关心的问 题， 往 的 文 献 中 鲜 有 这 一 问 题 已 的介 绍。Ｔ ｙｏ 　 ｏ ｇａ ［ ］在 介 绍 美 国 西 雅 图 棒 球 ａｌｒＤ ｕｌｓ１ 厂工程时提到， 该结 构 使 用 阻 尼 器 减 少 了 构 件 受 力 大小， 并增加了结构抗侧移能力， 从而节省了 ５ ０ 万 ０ 美元的经 费， 并 没 有 详 细 介 绍 这 一 数 字 的 由 来。 但 文献［］在介绍菲律宾新建不久的 圣 · 弗 朗 瑟 斯 香 ２ 格里拉高塔时提到， 该结构使用了 １ 个大功率加强 ６ 层阻尼器，使其建设经费 节 省 了 ４０ 万 美 元。遗 憾 ０ 的是， 没 有 详 细 介 绍 这 一 结 论 的 由 来。 文 献 也 ［ －４ 在 介 绍 墨 西 哥 市 长 大 楼 的 设 计 和 施 工 时， 介 ３ ］
第一作者： 曹铁柱， １ ８ 年出生， 男，９ １ 工程师。 Ｅ ａ ：ｑｈ ｎ＠ｂｕｌｋｉｔｃ ｍ ｍ ｉ ｙｃ ｅ ｌ ｌｅ ｅｎ ． ａ ｏ 收稿日期：０ ０ －１ －２ ２１ ０ ２

钢结构 　２ １ 年第 ４ 期第 ２ 卷总第 １ ５ 期 　 ０１ ６ ４

曹铁柱， 安置抗震黏滞阻尼器的某超高层建筑经济性能分析 等：

绍了该工程施加阻尼器一次性投资的经济问题。该 耗 大楼采用了 ９ 个输出大阻尼 力 的 阻 尼 器， 资 ４ ０ ８ ０ 万美元。然而， 些 钱 可 以 与 工 程 中 其 他 方 面 的 节 这 省而持平， 该 结 构 在 使 用 了 阻 尼 器 后， 钢 量 从 如 用 ２ 　０ 减少到１ 　０ 。 ３０ ０ｔ ８０ ０ｔ 仅基础上使用的 混 凝 土 板 就减少了 ２ 的混凝土用 量。 按 此 计 算， 次 投 资 一 ０％ 基本持平。但抗 震 能 力 有 了 根 本 性 的 转 变 和 提 高， 结构在地震中保持刚性。 墨 西 哥 在 ２ ０ 年 １ 月 ２ ０３ １ 日的７ ６ 级破坏性地震中，　０ 栋建筑倒塌或严重 ． ２７ ０ 破坏，３６ ０栋建筑不同程度损坏。而安装了 ９ 个 １ 　０ ８ 泰勒公司液体黏滞阻尼器的墨西哥市长大楼在该地 几乎没有任何损坏， 给世界地震工程 震中安然屹立，
５ 一个巨大的鼓舞 ［ ］。在使用了阻尼器后该建筑的保

图 １　 结构效果

险费用还减少了 ３ 。２ ０ 年秘鲁遭受 ８ 级地震， ３％ ０ ７ 安置了泰勒公司阻 尼 器 的 利 马 机 场 １ 层 大 厦 安 然 ０ 无恙， 也是一个鼓舞人心的成果。 国内 对 这 方 面 的 经 济 研 究 很 少， 多 停 留 在 直 大 接建设费用的考 虑 上。 在 地 震 作 用 下， 滞 阻 尼 器 黏 抗震性能也全面提高， 使得一 使结构的阻尼比提高， 这 些非结构构件或电 器 设 备 的 破 坏 减 少， 部 分 修 复
６ 费用是相当 可 观 的， 北 京 银 泰 中 心 ［ ］。 本 文 结 合 如

盘古大观阻尼器安 装 工 程， 次 对 阻 尼 器 使 用 的 经 首 济性进行初步定量分析。 盘古大观工程在整个抗震设计中遵循结构抗震 中 设计 小 震 不 坏、 震 （０ 年 内 超 越 概 率 为 １ ） ５ ０％ 可 修、 大震 （０ 年 内 超 越 概 率 为 ２％ ～３％ ） 倒 的 原 不 ５ 用常规的设计 方 法 和 相 关 构 造 措 施 使 结 构 满 足 则， 多遇地震的规范设计要求， 对于罕遇地震， 则依靠安
７ 置黏滞阻尼器来满足设计要求 ［ ］。

图 ２　 结构平面示意

２ １　 结构模型 ． 在北京盘古大观中心写字楼主体结构的抗震设 计及分析过 程 中， 用 Ｅ Ｂ 非 线 性 有 限 元 程 序 采 ＴＡ Ｓ 建立三维空 间 有 限 元 模 型。 模 态 分 析 结 果 表 明， 结 构前 １ 阶振型质量参与系数为 ９ ％ ， ５ ５ 达到计算精度 、 要 求。 结 构 第 １ 第 ２ 振 型 周 期 为 Ｔ ＝５９ｓ ． 、 １ 第 Ｔ＝． ， Ｙ ２ ５ ２ｓ 分别为 Ｘ、 向平动， ３ 振 型 周 期 Ｔ ＝ ｔ 扭转周期 Ｔｔ 与以平动为主的第 ４ ３ｓ 为扭转振型， ． ， １ 自振周期 Ｔ１ 之 比 为 ０ ７ １， 于 ０ ８ ， 足 Ｇ ．２ 小 ．５ 满 Ｂ
［］ ８ ５ ０ １－２ ０ 《 筑 抗 震 设 计 规 范 》 的 相 关 规 定。 ０１ ０１ 建

还要说明一 点，按 绝 对 投 资 来 看， 古 大 观 所 盘 安装的 １ ８ 个 泰 勒 公 司 的 阻 尼 器 共 耗 资 ５ ０ 万 元， ０ ８ 仅为该建筑总体投资的 ５‰ 左右。 ２　 北京盘古大观广场原结构概况和动力分析 盘古大 观 广 场 ５ 级 智 能 化 钢 结 构 写 字 楼 高 Ａ 地 地 建 １ １ ５ ｍ， 上 ４ 层， 下 ５ 层， 筑 面 积 约 为 ９． ０ ２ 由美国 约 翰 马 丁 公 司 和 北 京 伯 尔 明 设 １ ２８ ０ｍ ， １ 　０ 计公司联合进行结构设计。该建筑采取外圈框架和 内圈带有多列柱间支撑的框架构成的双向抗侧力结 构体系， 梁柱刚性连接。在 第 １ 、 ３ 层 设 置 加 强 ６第 ６ 层， 在内框架和外 框 架 之 间 设 置 刚 臂 桁 架 来 调 整 内 外框架受力， 以此构成双重抗侧力体系， 达到整体受 力的目的。楼板采用压型钢板上现浇混凝土形成的 组合楼板和组合梁， 构成楼板结构体系（ １、 ２ 。 图 图 ）
ＳｅｌＣ ｎｔｕｔ ｎ ２ １ （ ） Ｖ ｌ２ ，Ｎ ．４ ｔｅ　ｏ ｓｒｃ ｏ ． ０ １ ４ ， ｏ．６ ｏ １ ５ ｉ

说明结构的 对 称 性、 体 性 较 好， 构 抗 扭 能 力 较 整 结 强。 ２ ２　 时程分析及结果 ． 盘古 大 观 广 场 主 塔 楼 抗 震 设 防 烈 度 为 ８ 度， 场 ， 地 土 类 别 Ⅲ 类， 度 １ １ ５ ｍ （ 于 ８ ｍ） 按 照 高 大 ９． ０ 采用时 程 分 析 方 法 进 行 罕 遇 Ｇ 　０ １ Ｂ５ ０ １－２ ０ 规定， ０１ 地震烈度下的计算。地震波选用中国建筑科学研究 院抗震所专门为本工程提供的 ６ 组地面运动天然波 和 ２ 组人工波函数。分析结果表明， 大震工况下， 结 ３ ７

工程设计

构部分楼层已经超出了相关规范对层间位移转角限 值的规定。结构顶部的火炬形大型桁架悬挑长度超 过３ 将会把桁架端点处的地面竖向作用的加速 ０ｍ， 度严重放大， 威胁到整个结构的安全。 ，０ 年设计基准期内 ５ ２［ ］ ７ 基本风压取值为 ０ ５ｋ ／ ． Ｎ ｍ 。为了确定结构的抗
［］ ９

表 ２　 方案 １ 原结构支撑截面增大情况
原支撑名称 Ｗ ４×２ ３ １ ３　 Ｗ ４×２ １ １ １　 Ｗ ４×１ ３ １ ９　 Ｗ ４×１ ６ １ ７　 Ｗ ４×１ ９ １ ５　 Ｕ ３ ５ －３ ５ －１ ８ Ｃ０ ０ ９　 合计 数量／根 ３　 ０ ８　 ０ ９　 ６ ９　 ６ ９　 ０ ８　 ０ ６４ ６　 原支撑 质量／ ｔ ７ ．　 ２５ １４１ ６ ．　 １０２ ８ ．　 １４４ ６ ．　 １３５ ２ ．　 １３４ ０ ．　 １７１ ５ ．　 新支撑 质量／ ｔ ８ ．　 ５３ １６９ ９ ．　 ２５６ １ ．　 ２８６ １ ．　 １２３ ７ ．　 １１８ ５ ．　 ２６３ ５ ．　 质量 增加／％ １． ７６ ２． ００ １． ９７ ３． ２９ ３． ９５ ４． ６８ ６． ３２ ３． ４４

地面粗糙度类别为 Ｃ 类

风能力， 业主委托北 京 大 学 实 验 室 对 本 工 程 进 行 了 缩尺模型风洞试 验。 试 验 及 分 析 表 明： 风 荷 载 作 在 用下， 结构总体上可以满足要求， 但在大风作用下加 在 速度响应较大， 动 力 风 作 用 下 结 构 顶 点 加 速 度 响 鉴 应超过了规范关 于 舒 适 度 的 要 求。 因 此， 于 诸 多 方面的要求， 必须采取必要的抗风、 抗震措施。 为了寻求最好的抗风、 抗震措施， 采取了 ２ 种增 加结构抗侧能力的 传 统 方 法： 原 设 计 的 基 础 上 从 在 柱子和支撑两个方 向 上 进 行 增 强， 满 足 罕 遇 地 震 来 下的要求。再用结构保护系统方法加设 １ ８ 个黏滞 ０ 阻尼器一起进行对 比， 察 它 们 抗 震 性 能 的 提 高 效 观 果和经济性。 ３　 传统抗震方案 对于 多 高 层 建 筑， 统 的 结 构 抗 震 体 系 是 通 过 传 提高结构的抗侧能力实现的， 以减小结构侧移， 增强 抵抗地震倾覆力 矩。 对 钢 结 构 加 大 梁 柱 截 面、 加 增 支撑是提高结构抗 侧 能 力 的 ２ 个 传 统 有 效 的 方 法。 这里， 分别对采取 ２ 种方法的方案进行对比。 ） 支撑截面 （ 方案 １ ３ １　 加大原结构柱、 ． 为了 保 证 提 高 结 构 抗 震 方 案 的 合 理 性， 原 结 在 构柱、 支撑 截 面 尺 寸 基 础 上 均 匀 增 大 截 面 尺 寸 （ 表 表 ） １、 ２ 。
表 １　 方案 １ 原结构柱截面增大情况
原柱截面／ ｍｍ ９ ０×６ 　 ０ ０ ８ ０×６ 　 ０ ０ ５ ０×３ 　 ０ ０ 合计 柱长／ ｍ ４６ ．　 ４６ ．　 ４６ ．　 — 数量／根 ２４ ４　 ２８ ０　 ６　 １ ５３ １　 原柱 质量／ ｔ 新柱 质量／ ｔ 质量增加／ ％ ７７ ． ７６ ．

Ｕ ３ ５ －３ ５ －１ ７ Ｃ０ ０ ３　 １２ ９　

９ ５ ２ １２ ７ ０ ６ ．　 　９ ．　

图 ３　 方案 ２ 增加支撑布置

表 ３　 方案 ２ 结构支撑截面及数量增加情况
原支撑名称 Ｗ ４×２ ３ １ ３　 Ｗ ４×２ １ １ １　 Ｗ ４×１ ３ １ ９　 Ｗ ４×１ ６ １ ７　 Ｗ ４×１ ９ １ ５　 增加数 量／根 ２ 　 ５ 　 ６ 　 ６ 　 ５ 　 原支撑 质量／ ｔ ７ ．　 ２５ １４１ ６ ．　 １０２ ８ ．　 １４４ ６ ．　 １３５ ２ ．　 １３４ ０ ．　 １７１ ５ ．　 ９５２ ６ ．　 原支撑加大 １ ．　 ２８ ３ ．　 ２８ ３ ．　 ５４ ５ ．　 ４２ ４ ．　 ８８ ４ ．　 ８４ ９ ．　 ９３ ３１８ ３ ．　 新加支撑 ３． ４３ ７． ９１ ８． ６６ ８． ７８ ６． ９２ ６． １０ １３０ ０． ５１１ ２． 面积后增质／ 质量／ ｔ ｔ

０ ９　 　 Ｕ ３ ５ －３ ５ －１ ８ ５ Ｃ０ Ｕ ３ ５ －３ ５ －１ ７ １ 　 Ｃ０ ０ ３　 １ 合计 ４　 ０

１７ ６ ３ １９ ２ ８ 　７ ．　 　１ ．　 １３ ３ ９ １４ ５ ３ 　３ ．　 　３ ．　 １４２ ２ ．　 ９８ ５ ４ １ 　６ ．　 　３ ．　 ０７ ８ ２

４　 黏滞阻尼器方案 ４ １　 黏滞阻尼器简介 ． 结构突遇地 震、 风， 然 会 使 其 加 速 振 动， 大 必 这 种振动传递给阻尼 器 的 活 塞 杆， 尼 器 利 用 缸 体 内 阻 从 部液体自身的黏滞 特 性 阻 止 活 塞 的 运 动， 而 给 结 构带来附加阻尼， 衰减结构振动。 ４ ２　 黏滞阻尼器的布置 ． 通过 对 原 结 构 进 行 时 程 分 析 之 后， 到 地 震 作 得 用下位移过大的各 个 薄 弱 层， 阻 尼 器 均 匀 分 布 设 将 置在层间位移较大 的 ２ 共 ４～３ 层， 计 ９ 个 标 准 黏 ９ ６ 滞阻尼器 和 ８ 个 可 以 提 供 刚 度 的 黏 滞 阻 尼 器。 另
钢结构 　２ １ 年第 ４ 期第 ２ 卷总第 １ ５ 期 　 ０１ ６ ４

１３４ １ ． ４ ．　 ５ ４ ９５ ．

由于柱截面尺寸较多， 在此没有全部列出。 　　 注：

） 方案 ２ ３ ２　 增加原结构支撑截面及数量 （ ． 各层新增支撑平面布局对称、 规则， 遵循抗侧移 避 刚度中心与结构质 量 中 心 尽 量 接 近， 免 扭 转 现 象 放大的原则， 在增加原结构支撑截面的基础上， 还在 结构的外筒、 筒 １～４ 层 布 置 了 Ｘ 形 支 撑， 平 内 其 ０ 面布置如图 ３ 所示。截面形式同增大的原结构支撑 第 列于表 ３ 的第 ４、 ５ 列。 ３ ８

曹铁柱， 安置抗震黏滞阻尼器的某超高层建筑经济性能分析 等：

外， 由脉动风时程计算结果得知， 较高楼层的加速度 决定在 楼 顶 “ 炬 式” 臂 桁 架 根 部 加 火 悬 已严重超标， 设 ４ 个抗风黏滞阻尼器（ ４ 。 图 ）

观 Ｅ Ｂ 软件中 定 义 结 构 静 荷 载 和 地 震 力 组 合， ＴＡ Ｓ 采 察结构构件受力 状 态。 结 果 表 明， 用 传 统 抗 震 方 案结构的支撑、 梁甚 至 柱 子 出 现 了 大 面 积 构 件 的 屈 服， 这与结构层 间 位 移 计 算 结 果 是 相 对 应 的。 而 阻 尼器抗震 方 案 明 显 有 效 地 改 善 了 结 构 受 力， 撑、 支 梁、 柱几乎全部保持弹性， 未达到屈服状态。结果表 明： 阻尼器可使结构在中震情况下的破坏大大减小。

图 ４　 阻尼器布置示意

５　 减震效果对比 首先肯定的是， 传统抗震 方 案 １、 案 ２ 和 加 设 方 黏滞阻 尼 器 方 案 均 能 使 原 结 构 满 足 Ｇ 　 ０ １ Ｂ ５ ０ １－ ２ ０ 的要求。 ０１ 结构的 ４ 个模型振型分析结果如表 ４ 所示。结 传统的抗震 方 案 通 过 增 加 结 构 的 抗 侧 刚 度 果表明， 会使结构的周期变短。由地震加速度反应谱可以清 楚地认识到， 对于 高 柔、 跨 的 长 周 期 结 构 来 说， 大 周 期的缩短会产生更大的地震力。
表 ４　 结构自振周期
方　案 原结构 传统方案 １ 　 传统方案 ２ 　 黏滞阻尼器方案 振型阶数 １ 　 ５９　 ．９ ５８　 ．２ ５０　 ．５ ５９　 ．９ ２ 　 ５１　 ．９ ４９　 ．９ ４３　 ．９ ５１　 ．９ ３ 　 ４３　 ．２ ４１　 ．９ ３３　 ．７ ４３　 ．２ ４ 　 １８　 ．４ １７　 ．７ １５　 ．０ １８　 ．４ ５ １６ ．５ １５ ．７ １３ ．６ １６ ．５ ａ 大震； 中震 － ｂ－
■ ——原结构； ● ——方案 １； ▲ ——方案 ２； ◆ ——黏滞阻尼器方案

ｓ

表 通过增 大 结 构 抗 侧 能 力 　　 从图 ５、 ５ 可以看出， （ 、 ） 低 结 构 的 层 间 位 移 转 角 时， 非 方案 １ 方案 ２ 降 并 。 每一层都得到均匀 明 显 的 改 善 （ ２ 如 ６～３ 层） 与 ０ 原结构相比， 在较高层上， 地震反应甚至有放大现象 （ 。而 薄弱层的层间位移进一步放大， ２ 如 ８～３ 层） ０ 黏滞阻尼器的减震效果非常理想。特别是中震作用 下， 采用传统抗震 方 案 的 结 构 各 层 将 近 半 数 可 能 已 经进入屈服 阶 段， 间 位 移 角 大 于 ０ ０ ３３ｒｄ 而 层 ．０ 　 ａ ， 采用阻尼器减震方案时， 结构的抗震能力明显较强， 中震情况下结构仍保持在弹性变形范围内。为了更 充分地检验这 一 结 论， 鉴 Ｕ Ｃ（ 国 统 一 建 筑 标 借 Ｂ 美 准）荷 载 定 义 方 法，根 据 时 程 分 析 的 结 果，在
ＳｅｌＣ ｎｔｕｔ ｎ ２ １ （ ） Ｖ ｌ２ ，Ｎ ．４ ｔｅ　ｏ ｓｒｃ ｏ ． ０ １ ４ ， ｏ．６ ｏ １ ５ ｉ

图 ５　 地震作用下 Ｘ 方向层间位移角

表 ５　 大震情况下的时程分析结果
方　案 原结构 传统抗震方案 １ 　 传统抗震方案 ２ 　 黏滞阻尼器方案 最大层间位 移角／ａ ｒｄ ００８ ．１ 　 ００７ ．１ 　 ００４ ．１ 　 ００１ ．１ 　 最大加 速度／ ｇ ０６ ．０ ０５ ．０ ０４ ．５ ０３ ．０

１］ 　　 文献［０ 介绍了安置阻尼器后该结构抗震性能 全面提高的情况。近 ２ 年来， 越来越多的工程选择 ０ 采用黏滞阻尼器进行耗能减震， 几十座中、 高层建筑 都得到了同样的利 好 结 果， 像 墨 西 哥 大 楼 那 样 经 并 ３ ９

工程设计

受了地震和大风的考验。 ６　 黏滞阻尼器方案的经济性能分析 如上所述， 液体黏滞阻尼器可以使结构的抗风、 抗震性能大幅提高。业主和结构设计者也同样关心 其工程的造价投入是否同样大幅提升。工程的造价 一是直接建设费用， 二是在中期 基本可分为两部分， 和长期使用期间，， 护 及 各 种 失 效 损 失 费 用。 国 内 维 对这方面的研究较 少， 见 结 构 使 用 间 接 费 用 的 估 鲜 算。以下对盘古大 观 广 场 写 字 楼 的 不 同 减 震 方 案， 及对结构经济性能的影响分别进行计算比较。 方 ６ １　 耗能减震结构与传统抗震方 案 １、 案 ２ 的 直 ． 接建设费用对比 实际上， 黏滞阻尼器提高了结构的阻尼比， 减小 大风情况下的动力反应， 上部结构构件 结构在地震、 的数量、 截面可相应减小， 使结构可以满足更高的要 求。以减小后的“ 原结构” 作为对比的参照点。非结 本 构构件的装修和连 接 构 造 可 适 当 简 化 （ 次 对 比 忽 。 略该项） 对比 ３ 种 方 案 中 的 增 加 部 分， 于 表 ６。 钢 结 列 构材料、 加工及安 装 按 照 １ 万 元／ 计 算。 黏 滞 阻 尼 ｔ ， 器的费用（ 包括产 品 的 生 产、 验、 输 及 安 装 等） 试 运 主要取决于产品数量、 布局及参数设计的合理性。
表 ６　 本工程阻尼器和传统方案造价对比
项　目 传统 方案 方案 ２ 黏滞阻尼器方案 方案 １ 方案内容 加 大 柱 子 截 面、 大 支 撑 截 加 面， 提高结构抗侧刚度 加大支撑截面、 增加支撑个数 通过在 结 构 中 加 设 黏 滞 阻 尼 器给结构附加阻尼比， 提高抗 震能力 钢结构材料、 加工及安装按 １ 万元／ 计算。 ｔ 　　 注： ８２９ ５． ５０ ８ 直接费用／万元 １２ ４ ６ 　６ ．

） ２ 加速度引起的损失。各楼层的惯性力导致家 具、 电器及设备 的 损 坏。 传 统 延 性 设 计 抗 震 方 法 很 难同时减少这两种损失， 将结构承重构件截面、 支撑 提高结构抗侧刚度， 可以减小结构的层间 数量增大， 位移， 但同时会减小结构的周期， 吸收更多的地震能 增大楼层的加速度反应。一般情况下， 对于这些 量， 损失较难量化， 只作定性说明。本文通过文献［ ］ ３给 出的方法， 利用层间 位 移 和 楼 层 加 速 度 变 化 引 起 的 结构损失费用比率 表， 阻 尼 器 抗 震 和 传 统 方 法 震 将 后损失及维修费 用 量 化。 这 里， 失 比 率 指 损 失 费 损 用与直接建设费用 之 比， 修 因 子 指 修 复 所 需 费 用 维 与损失费用之比（ ７、 ８ 。 表 表 ）
表 ７　 层间位移引起的损失比率
项　目 框架 剪力墙 承重墙 次梁 窗 填充墙及 非结构墙 楼板 基础 建筑设备管线 家具 １５ ．　 １５ ．　 １２　 ．５ １０ ．　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 ００　 ．１ ００　 ．１ ００　 ．２ ００　 ．２ ００　 ．４ ００　 ．４ ００　 ．７ ００　 ．７ ０１ ．２ ０１ ．０ ０１ ．５ ０１ ．５ 维修 因子 ２０ ．　 ２０ ．　 ２０ ．　 １５ ．　 １５ ．　 １２　 ．５ ００１ ．０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 层间位移角／ａ ｒｄ ００５ ．０ 　 ００　 ．１ ００　 ．５ ０１　 ．０ ００５ ．０ 　 ０３　 ．０ ０１　 ．０ ００　 ．１ ００　 ．２ ０３　 ．０ ０２　 ．０ ００　 ．１ ０８　 ．０ ０３　 ．０ ００ ．２ ００ ．５ ０３ ．０ ０５ ．０ ００ ．２ １０ ． １０ ．

表 ８　 楼层加速度引起的损失比率
项　目 楼板 天花板及 灯具 建筑设备 管线 电梯 基础 家具 １５ ．　 １５ ．　 ００　 ．１ ００　 ．１ ０１　 ．０ ００　 ．２ ０２　 ．０ ０５　 ．０ ０１　 ．０ ０６　 ．０ ０７　 ．０ ０５　 ．０ ０９　 ．０ １０ ． １０ ． １０ ． １２　 ００　 ．５ ．１ ０１　 ．０ ０４　 ．５ ０６　 ．０ １０ ． 维修 因子 １５ ．　 ００　 ．８ ００　 ．１ 楼层加速度／ ｇ ０１　 ．８ ００　 ．２ ０１　 ．０ ０５　 ．０ ０１　 ．０ ０６　 ．０ １２ ．　 ０５　 ．０ ０９　 ．５ １４ ． １０ ． １０ ．

１２　 ００　 ．５ ．１

黏 　　 通过本工程不 同 方 案 的 造 价 对 比 来 看， 滞 阻 尼器方案比传统方案节省 ２ ０ 万 ～７ ０ 万元。 ０ ０ ６ ２　 耗能减震结 构 与 传 统 抗 震 结 构 的 间 接 建 设 费 ． 用 地震、 大风可以使结构失去使用功能， 造成内部 非结构构件和设备 的 损 坏， 程 度 主 要 从 以 下 两 个 其 方面评测。 ） １ 层间位移引起的损失。层间位移引起结构构 件的变形会损坏结构主要承重构件和一些非承重构 件， 如玻璃幕墙、 装修、 门窗及隔断。

１０　 ００　 ．５ ．５

， 表 　　 根据大震 情 况 下 的 时 程 分 析 结 果 （ ５） 对 照 表 ７、 ８ 计 算 本 工 程 不 同 结 构 抗 震 方 案 损 失 比 率 表 （ ， 按线性插值法） 计算结果列于表 ９、 １ 。可以看 表 ０ 出， 大震过后， 黏滞阻尼器抗震方案较传统抗震方法 可以节省大量的地 震 损 失 及 震 后 维 修 费 用 （ 工 程 本 均大约减少 了 ４ ） 中 震 状 态 下， 项 均 可 节 约 两 ０％ 。 。 不详细列表） ２ （ ５％ 篇幅有限，
钢结构 　２ １ 年第 ４ 期第 ２ 卷总第 １ ５ 期 　 ０１ ６ ４

４ ０

曹铁柱， 安置抗震黏滞阻尼器的某超高层建筑经济性能分析 等： 表 ９　 大震状况下， 盘古大观广场写字楼层间位移引起的损失比率
项　目 框架 剪力墙 承重墙 次梁 窗 填充墙及非结构墙 楼板 基础 建筑设备管线 家具 合计 均值 维修因子 原结构 ００　 ．９ ０６　 ．０ ０８　 ．８ ００　 ．３ １４　 ．４ １０　 ．８ ０１　 ．６ ０１　 ．３ ０１　 ．７ ０１　 ．３ ４７　 ．０ ０４　 ．７ 方案 １ ００　 ．８ ０６　 ．０ ０８　 ．２ ００　 ．３ １４　 ．１ ０９　 ．９ ０１　 ．４ ０１　 ．２ ０１　 ．６ ０１　 ．３ ４４　 ．８ ０４　 ．５ 方案 ２ ００　 ．６ ０６　 ．０ ０６　 ．４ ００　 ．２ １３　 ．２ ０７　 ．３ ０１　 ．１ ０１　 ．０ ０１　 ．３ ０１　 ．０ ３８　 ．０ ０３　 ．８ 阻尼器法 ００　 ．５ ０６　 ．０ ０４　 ．６ ００　 ．２ １２　 ．３ ０４　 ．６ ００　 ．７ ００　 ．７ ０１　 ．０ ００　 ．８ ３１　 ．３ ０３　 ．１ 原结构 　 ００　 ．４ ０３　 ．０ ０４　 ．４ ００　 ．２ ０９　 ．６ ０８　 ．６ ０１　 ．０ ００　 ．９ ０１　 ．３ ０１　 ．３ ３０　 ．８ ０３　 ．１ 损失比率 方案 １　 ００　 ．４ ０３　 ．０ ０４　 ．１ ００　 ．２ ０９　 ．４ ０７　 ．９ ０１　 ．０ ００　 ．８ ０１　 ．３ ０１　 ．３ ２９　 ．３ ０２　 ．９ 方案 ２　 ００　 ．３ ０３　 ．０ ０３　 ．２ ００　 ．１ ０８　 ．８ ０５　 ．８ ００　 ．７ ００　 ．６ ０１　 ．０ ０１　 ．０ ２４　 ．７ ０２　 ．５ 阻尼器法 　 ００ ．２ ０３ ．０ ０２ ．３ ００ ．１ ０８ ．２ ０３ ．７ ００ ．５ ００ ．５ ００ ．８ ００ ．８ ２０ ．０ ０２ ．０

表 １ 大震状况下， 盘古大观广场写字楼楼层加速度引起的损失比率 ０　
项　目 楼板 天花板及灯具 建筑设备管线 电梯 基础 家具 合计 均值 维修因子 原结构 ０２　 ．８ ０８　 ．４ ０６　 ．０ ０８　 ．１ ０２　 ．８ ０７　 ．０ ３５　 ．０ ０５　 ．８ 方案 １ ０１　 ．５ ０７　 ．５ ０５　 ．６ ０７　 ．５ ０１　 ．５ ０６　 ．３ ２９　 ．９ ０５　 ．０ 方案 ２ ０１　 ．３ ０６　 ．６ ０５　 ．０ ０６　 ．６ ０１　 ．３ ０５　 ．７ ２６　 ．４ ０４　 ．４ 阻尼器法 ００　 ．８ ０３　 ．６ ０２　 ．９ ０３　 ．８ ００　 ．８ ０３　 ．７ １５　 ．４ ０２　 ．６ 原结构 　 ０１　 ．８ ０６　 ．７ ０４　 ．８ ０５　 ．４ ０１　 ．８ ０６　 ．６ ２７　 ．３ ０４　 ．５ 损失比率 方案 １　 ０１　 ．０ ０６　 ．０ ０４　 ．５ ０５　 ．０ ０１　 ．０ ０６　 ．０ ２３　 ．５ ０３　 ．９ 方案 ２　 ００　 ．９ ０５　 ．３ ０４　 ．０ ０４　 ．４ ００　 ．９ ０５　 ．４ ２０　 ．８ ０３　 ．５ 阻尼器法 　 ００ ．５ ０２ ．９ ０２ ．３ ０２ ．５ ００ ．５ ０３ ．５ １２ ．２ ０２ ．０

ｏ 　ａｔ ｑ ａ ｅＥ ｇｎｅｉｇ Ｂｉｎ ：０ ８． ｎＥ ｒｈ ｕ ｋ 　ｎｉｅｒ ．ｅｉｇ ２ ０ ｎ ｊ

７　 结 　 论 ） 超高层建筑结构， 黏滞阻尼器较传 １ 对于高层、 统抗震方案在提高结构抗震安全储备中有较突出的 可以大大减少结构的地震反应， 这是其他传统 效果， 抗震手段所达不到的。 ） 与 ２ 黏滞阻尼器 抗 震 的 投 资 与 效 益 比 率 很 高， 传统抗震方案相 比， 接 经 济 造 价 较 低， 大 震、 直 在 中 震情况下， 地震损失均较小， 维修费用均较低。结果 表明， 对于本高层结构， 黏滞阻尼器确实是一投资不 多， 可全面、 大范围内提高结构抗震能力的有效方法。
参考文献
［ ］ ｏ ｇａ 　　ａｌｒ ＳｉｍｃＤ ｍ ｅ　 ｓａ ａ ｏ 　 　ｈ 　ｅ 　ａ １ 　Ｄ ｕｌｓＰ Ｔ ｙｏ ． ｅ ｉ　ａ ｐｒ ｎｔｌ ｔ ｎａ ｔｅＮ ｗ Ｐ － ｓ Ｉ ｌｉ ｔ ｃｉ　ｏｔ ｗ ｓ　ａｅ ａ 　ａｋ Ｅ ／ Ｌ］ ［０ ０ －０ －２ ］ Ｈ － ｉｃＮ ｒｈ ｅｔＢ ｓｂｌ Ｐ ｒ ［ Ｂ Ｏ ．２ １ ｆ ｌ ８ ５ ．ｔ ｔ ：／ ｔ ｌｒｅｉ ｓ ｃ ｍ Ｓｉ ｉ －Ｄ ｍ ｅ －Ｂ ｓｂｌ Ｐ ｒ ａ ｃ ｓ ｌ ｐ ／ ｗｗｗ． ｙｏｄｖ ｅ ．ｏ ／ ｅ ｍｃ ａ ｐｒ ａｅ ａ － ａｋ． ｈｍ ． ｔｌ ［ ］ ａ ｕｌ　 ｎａｔ， ａ ｉｓ ｎ ｏｉｓ ｎ Ｒ ｂ ｍｔ ２ 　Ｓ ｍ ｅ Ｉｆｎｉ Ｊ ｍｅｏ 　Ｒ ｂｎｏ ， ｏ 　Ｓ ｉｈ．Ｖｓｏ ｓ ｅ ｉｃ ｕ ｌ ｄ Ｄ ｍ ｅｓｆｒ Ｈｇ －Ｒｓ 　 ｕ ｄｎ ［ ］／ ４ｈ　 ｏｌ 　 ｏｆｒｎｅ ａ ｐｒ　ｏ 　ｉｈ ｉｅＢ ｉ ｉｇ Ｃ ／ １ ｔ Ｗ ｒ Ｃ ｎｅｅ ｃ

［ ］ Ｎ ｄｎ 　 ３ 　 ａｉｅ Ｍ．Ｓｉｍｃ Ｄ ｓ ｎ，Ｄ ｍ ｅ　ｔ ｄ ｅ 　ｉ ｍ ｎ ｓ［ ］ ｅ ｉ　 ｅｉ ｓ ａ ｐｒＳｕ ｄｄ Ｄａ ｏ ｄ Ｊ ． ｇ Ｅ ｇｎｅｉｇ Ｎ ｗ 　ｅｏｄ ２ ０ （ ）３ －３ ｎｉｅｒ 　ｅ ｓＲ ｃｒ ， ０ ３ ６ ：４ ８． ｎ ［ ］ ｈ ａ 　 ａｉ ｉｎ Ｅ ｒ ｕ 　 ａｔ ｅ 　 ｏ ｅｏ ｈ 　 ａ ｅｔ ４ 　Ａ ｍ ｄ Ｒ ｈｍａ ， ｎｉ ｅ Ｍ ｒ ｎｚ Ｒ ｍ ｒ ．Ｔ ｅ Ｔｌ ｓ ｉ ｌ ｑ Ｂ ｉ ｉｇ ｎｔｅ Ａｍ ｒ ａ 　 ｏｔ ［ ］ Ｍ ｄｒ 　ｔｅ　 ｏ ｓｒｃ ｕ ｄｎ　 　ｈ 　 ｅｉ ｎ Ｓ ｕｈ Ｊ ． ｏ ｅｎ ＳｅｌＣ ｎｔｕ － ｌ ｉ ｃ ｔ ｎ２０ （） ｉ ，０ ３ ４ ． ｏ ［ ］ 陈永祁， 高正博阳 ． 震 阻 尼 器 在 墨 西 哥 Ｔ ｒｅ Ｍ ｙｒ 高 层 建 抗 ５　 ｏｒ 　 ａ ｏ 筑中的应用［］ 钢结构，０ １，６ １ ：０ －５ Ｊ． ２ １ ２ （ ）５ ４． ［ ］ 马良喆，陈永祁，赵广鹏 ．银泰中心主塔楼采用液体黏滞阻尼 ６　 器的减振设计［］ 建筑结构， ０ ９，９：３ －２ Ｊ． ２０ ３ ２ ８． ［ ］ 陈永祁， 曹铁柱 ． 液体黏滞阻 尼 器 在 盘 古 大 观 高 层 建 筑 上 的 抗 ７　 震应用［］ 钢结构， ０ ９，４ ８ ：９ －４ Ｊ． ２ ０ ２ （ ）３ ６． ［ ］ Ｂ５ ０ １－２ ０ 建筑抗震设计规范［ ］ ８ 　Ｇ 　０ １ ０ １　 Ｓ． ［ ］ Ｇ 　９－９ 高层民用建筑钢结构技术规程［ ］ ９ 　Ｊ Ｊ９ ８　 Ｓ． ［０ Ｃ ｅ 　ｏ ｇｉ Ｃ ｏＴｅｈ ，Ｍ 　ｉｎ ｚ ｅｅ　 ． ｔｕｔｒｌＶ － １ ］ ｈ ｎ Ｙ ｎ ｑ ， ａ 　ｉｚ ｕ ａＬａ ｇｈ ， ａ Ｓｒｃｕａ　ｉ ｔｌ ｂａ ｏ 　ａｓ ｅＣ ｎｒｌ ｎ 　 ｓＥ ｏ ｏ ｉ　 ｎｌｓ 　ｎｔｅＢｉ ｒｔ ｎＰ ｓｉ 　ｏｔｏ　 ｄＩ 　ｃ ｎ ｍｃＡ ａｙｉ ｏ 　ｈ 　ｅ－ ｉ ｖ ａ ｔ ｓ ｌ ｎ ｉ 　ｉｈ ｉｅＢ ｉ ｉｇ ［］ Ｅ ｒｈ ｕ ｋ 　ｎｉｅｒ 　ｎ 　ｎ ｎ ｊ ｇ Ｈｇ －Ｒｓ 　ｕ ｄｎ ｓＪ ． ａｔ ｑ ａ ｅＥ ｇｎｅｉｇａ ｄＥ － ｉｅｒ 　ｉｒｔ ｎ ２ ０ ８ ４ ：６ ｎ ｉ ６ ｇｎｅｉｇ Ｖｂａ ｏ ， ０ ９， （ ）５ １ －５ ８． ［１ Ｔ ｅ ｏ 　 　 ｅ ｙ Ｂ ｓ　 ｓｌｔ ｎ Ｄ ｓ ｎ Ｇ ｉｅ ｎｓ ［ ］ １ ］ ｒｖｒ Ｅ Ｋ ｌ ． ａｅ Ｉｏａ ｏ 　 ｅｉ 　 ｕｄｌ ｅ Ｍ ． ｌ ｉ ｉ ｇ Ｈ ｌ ｅ 　ｏ ｓｌ ｎ 　ｒｕ ，０ １． ｏｍ ｓＣ ｎｕ ｉｇＧ ｏ ｐ ２ ０ ｔ

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· 小知识 ·
关键词属于主题词中的一类， 它是反映主题内容的词或词组， 一般一篇论文可选取 ３～８ 个词作为关键词。关键词与主题 词的运用， 主要是为了适应计算机检索需要。 ＳｅｌＣ ｎｔｕｔ ｎ ２ １ （ ） Ｖ ｌ２ ，Ｎ ．４ ｔｅ　ｏ ｓｒｃ ｏ ． ０ １ ４ ， ｏ．６ ｏ １ ５ ｉ

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