建筑結構減震產品的案例
淺談建筑結構振動控制技術 附工程結構減震控制周福霖下載
建筑物減震結構振動控制性能與建筑物的使用壽命和安全性緊密相關。要提高建筑物的耐久性和安全性，那么就必須從建筑物的隔減震結構入手，選擇最優質的建筑材料提高建筑隔減震結構的性能，保證建筑物的安全性。
我國新《建筑抗震設計規范》之中，已經添加了消能和隔震等振動控制的一些專門章節。在國際方面，自第一屆國際結構控制會議于1994年在美國洛杉磯召開以來，大約每4年召開一次，結構地震反應的控制已成為地震工程中的熱點和前沿性研究方向。有關這一領域的綜合評價文章也常見諸于國內外的期刊和會議上。消能技術與減振技術在最近幾年之中也由基礎研究方面逐漸轉向工程的實際應用之上，所以對于建筑結構的減振、隔震與振動控制的分析勢在必行。
傳統建筑抗震設計，主要利用結構自身來吸收、消耗地震帶來的能量以滿足設防抗震的標準，雖然能在遇到較小地震時起到比較好的效果，但毫無疑問這是一種比較消極被動的抵抗地震的方法。科學有效的抗震方法是通過采用結構振動控制技術來達到抗震目的，即通過對結構本身施加振動控制系統，讓其與結構本身共同發揮抗震作用，以減輕建筑結構的抗震反應。目前已經成為結構工程學科中一個十分活躍的研究領域，被稱為土木工程的高科技領域。結構振動控制技術根據所采取的控制措施是否需要外部能源可分為：被動控制、主動控制和混合控制，以下將分別對這些控制技術予以簡述。
一、隔震與消能減振原理概述
結構變形吸收是建筑結構對地震帶來的能量進行消除的主要方式，也就是說，建筑結構變形吸收的能力是決定建筑應對地震強度能力高低的主要因素。在傳統的建筑結構中，對于隔震與消能減振的要求是比較低的，這種建筑結構對于處理小型地震方面可能是可行的，但是一旦發生規模和強度較大的地震，這種建筑結構可謂是不堪一擊的。
展開 【01 黏滯阻尼器減震設計篇】建筑消能減震技術規程 JGJ 297-2013應該注意的那些點
計算分析應考慮黏滯阻尼器安裝次序的影響【3.5.3】；
考慮主軸方向和斜交方向大于15°的抗側力構件方向的水平地震作用，根據結構特點考慮雙向地震作用和豎向地震作用【4.1.1】；
選波要求參見【劃重點與簡析】建筑隔震設計標準（GB/T 51408-2021）；
黏滯阻尼器的恢復力模型可采用麥克斯韋模型；
抗震驗算時，結構第i層的水平地震作用標準值的樓層剪力與第i層及以上的重力荷載代表值之比應大于樓層最小地震剪力系數【4.2.3】，即
8度和9度時建造于III、IV類場地，采用箱基、剛性較好的筏基和樁箱、樁筏聯合基礎的鋼筋混凝土高層消能減震結構，當結構基本自振周期處于特征周期的1.2倍～5倍范圍時，若計入地基與結構動力相互作用的影響，對剛性地基假定計算的水平地震剪力可根據高寬比進行折減，其層間變形可按折減后的樓層剪力計算【4.2.5】；
豎向地震作用應根據是否歸屬于9度高層消能減震結構、平板型網架屋蓋和跨度大于24m屋架、長懸臂和其他大跨度消能減震結構進行考慮【4.3】。
Q9消能子結構應該如何設計？
結構構件截面抗震驗算，應按現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB50011執行；當進行罕遇地震作用下的抗震驗算時，結構構件承載力抗震調整系數均應采用1.0。懸臂墻驗算和消能子結構驗算時應當關注；
為保證黏滯阻尼器能有效發揮效用，消能子結構不宜設置過剛也不宜設置過柔，目前常采用性能化設計，以損傷來校核消能子結構設計是否滿足要求。
Q10黏滯阻尼器第三方檢測比例是多少？
對黏滯消能器，抽檢數量不少于同一工程同一類型同一規格數量的20%，且不應少于2個，檢測合格率為100%，該批次產品可用于主體結構。檢測合格后，消能器若無任何損傷、力學性能仍滿足正常使用要求時，可用于主體結構【5.6.1】。
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展開 高層建筑減震緩沖—鋼絲繩隔振器
高層建筑減震緩沖—GRY-200A型艦載鋼絲繩隔振器
鋼絲繩隔振器是由鋼絲繩繞成螺旋狀并固定在沿螺母布置的兩塊金屬板之間制作而成的。它是一種具有非線性特性和干摩擦阻尼的新型隔振器，采用多股鋼絲按一定方向纏繞而成的鋼絲繩作為彈性元件，具有明顯的遲滯特性，其能量耗散來源于鋼絲間的摩擦、擠壓、滑移。
GRY-200A型鋼絲繩隔振器是GRY系列鋼絲繩隔振器中的一種型號，該型號由30圈直徑為2.4mm的不銹鋼鋼絲繩沿著上下兩個特制圓形夾板繞制而成，能夠承受的最大靜載荷為200N(20.41kg)，具有耐腐蝕、耐沖擊、耐高低溫等性能，廣泛被用于艦船設備、海洋平臺、髙層建筑、海洋平臺、核工業裝置及工業各種動力機械的隔振。
命名方式
尺寸表
型號
A(mm）
B（mm）
C（mm）
H（mm）
D（mm）
單重（kg）
GRY-200A
128
9
170
40
3.2
0.6
結構圖
展開 基于Abaqus的建筑結構隔震分析 附ABAQUS建筑結構分析應用下載
圖10 核心筒混凝土受壓損傷
結論
對于隔震結構，小震彈性設計方法要求地震作用下底部剪力減小50%，則結構的設防烈度可以降低一度進行常規設計。本文通過時程分析的方法，考察隔震結構在大震作用下的性能，結果顯示，在大震作用下，結構的整體響應，無論是位移角還是結構的剪力，與小震結果都有明顯差異，隔震支座對結構性能的改善，主要體現在結構的上部，對結構的中下部則較小，且不再滿足規范中對剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會對結構的計算結果起到放大作用，使微小差異的結構方案在大震作用中表現出明顯不同的抗震性能。
下載地址 ：ABAQUS建筑結構分析應用
展開 
日本知名減震設備生產商被曝性能數據造假，產品在華應用廣泛
據日本共同社10月17日報道，日本知名減震設備生產商KYB（凱邇必）被曝篡改了減震設備的性能檢測數據，而且違規產品和相關裝置已被用于包括核電站、東京奧運會和殘奧會比賽場館等在內的建筑物。
日本986處建筑使用存疑產品
據悉，這些問題裝置是利用油的粘性來減少建筑搖晃的油壓緩沖器（Oil Damper），分為免震和減震兩種，出貨時間為2003年1月到2018年8月，持續時間達15年之久。這些產品用于在地震等災害發生時保護重要建筑物，減少傷亡與損失。KYB及其子公司對裝置相關數據進行了篡改，以使其符合使用要求。
據《日本經濟新聞》報道，使用未達到日本國土交通省認定標準的建筑竟達986處之多，包括居民樓、醫院、橋梁、事務所、政府辦公樓等建筑。《朝日新聞》報道稱，目前共有410件產品確認為被篡改了數據，另外有576件產品被懷疑篡改，共計986件產品，占總出貨量的70%。
KYB建筑用減震器盡管日本國土交通省稱，使用了不合格產品的建筑，即使遭遇7級地震也不存在倒塌的危險。但熟悉缺陷建筑的NPO法人“建筑GMEN之會”理事長大川照夫指出：“當地震產生意想不到的搖晃方式時，無法排除發生事故的可能性。”
在日本，減震設備的性能容許值由國家認定。《朝日新聞》報道稱，即使產品在交付前不符合國土交通省或客戶的性能標準，KYB也會把檢查記錄的數值改到標準數值以內，完成交付。
據報道，篡改行為由檢查人員口頭相告，至少有8人參與其中。而進行篡改的理由，是如果將不達標的產品進行拆卸重組再檢測的話，需要額外花費5個小時的時間。
KYB會長兼社長中島康輔在16日記者會上致歉稱。日本國土交通省稱KYB將更換不合格設備、查明原因并提交報告。
展開 【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
導讀：
在我國，被動減震裝置得到廣泛應用，不僅在高層建筑、加上最近還實施頒布了工程抗震管理條例。(如
【JY】結構概念設計之（隔震概念設計）
)，使得被動
減震更加擴展到包括住宅在內的中低層建筑及大跨度建筑，其建造業績已大大超過美國
達到了世界第一
的
規模。
目前減震構件及結構類型的組合已有諸多形式，今后隨著其性能方面、經濟方面及設計創意等方面的改進，可以想象會進一步創造出更加豐富多彩的減震結構。
一、消能減震的理念
為了更有效地提高結構的抗震性能，在設計中采用“
柔性耗能”理念來減小結構振動響應
，通過調整結構的質量、剛度和阻尼特性來實現預期抗震水平。
傳統設計
以結構構件的塑性損傷為代價，秉持“硬抗”理念，采用優化關鍵構件的特征幾何尺度、放大構件材料強度等措施以提高結構的抗震承載能力。眾所周知，地震的發生和作用具有極強的隨機性和破壞性，
因此，傳統設計不僅難于保障建筑結構及生命財產安全，還可能大幅度增加建設成本。
結構消能減震又稱耗能減震，
其機理是在特定構件的界面連接處安裝耗能器，通過耗能器將地震動輸入的機械能轉化成能夠均勻耗散的熱能從而使得結構振動響應降低，或者通過新結構中的原結構和附設裝置分別作為主結構和子結構聯合承擔振動作用，從而獲得調諧，并將振動反應控制在預期值以內。
在采用消能減震方法的情況下，在較低級別地震或風振作用下結構可以獲得足夠的初始剛度而保持彈性狀態；而在較高級別地震或風振作用下，當結構的側向變形尚未開始變大時，耗能裝置就能先于結構進入非彈性狀態，從而避免結構的承重構件進入到非彈性狀態。
本期給大家主要帶來的是減震設計中的黏滯阻尼器相關的內容。
展開 案例 | 汽車結構件減震塔的鋁合金壓鑄工藝優化
因此，設計的溢流槽、排氣道適用于該減震塔零件的壓鑄工藝。
圖6. 凝固過程模擬
（a）完全凝固；（b）凸起結構上部放大圖-凸面；（c）凸起結構上部放大圖-凹面。
圖6為金屬液完全凝固后所得鑄件的形狀。可以看到，在減震塔零件中的凸起結構上部存在一較大的孔洞缺陷，觀察其局部放大圖可以發現，在該處存在兩個尺寸較大的近圓柱形凸臺，高度達到20mm。在凝固過程中，這一厚大部位凝固速度較慢，會發生補縮現象，形成孔洞。
對此，采取局部冷卻的方法加快該部位的凝固速度，以獲得致密的鑄件。在該處的模具上加入銅塊以達到快速冷卻的目的[13]，其模擬結果如圖7所示，得到內部致密無孔松的優質鑄件。最后采用該工藝實際生產出合格的鋁合金減震塔零件，成品率達到90%以上。若通過控制模具溫度等其他條件，成品率有望進一步提高。
圖7 局部冷卻后得到的優質鑄件
四、結論
1. 設計、優化選出大型、復雜汽車結構件——鋁合金減震塔的壓鑄澆注系統及溢流和排氣系統。
2. 利用數值模擬方法分析了減震塔零件的卷氣發生部位和區域，預測了壓鑄缺陷的種類及位置，以此為基礎更改了澆注系統的設計。
3. 在壁厚尺寸較大圓形結構處容易發生卷氣現象和縮孔缺陷，采用局部冷卻方法等工藝措施，消除了缺陷，獲得整體質量良好的鋁合金減震塔壓鑄件。
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展開 ANSYS建筑專欄：建筑結構設計
任何建筑的結構完整性取決于其單獨部件的質量。不同部件的組合方式、材料的選擇以及建筑所在的獨特位置等因素，決定了建筑物在正常狀況或極端條件下的性能表現。土木工程師需要將這些知識融入到建筑物設計中，并且遵守日益嚴苛的安全和政府監管要求。與此同時，一般公眾也越來越關注和重視環保型設計。
ANSYS仿真軟件為設計者提供在虛擬環境中評估該領域中各參數影響。
通過多種參數的影響的可視化，工程師可以縮窄分析領域的范圍，節省相當多的工程花費，更快速推進到建設階段。
ANSYS軟件助力土木工程師開展多樣化的項目，例如高樓、橋梁、大壩、隧道、體育場等。通過在虛擬環境中進行創新性設計實驗，工程師和設計者可以有效分析安全性、強度、舒適度和環保等因素。
展開 建筑結構丨清華大學教授潘鵬：地鐵周邊建筑三維隔振技術研究
使用3D-RFPS 支座的三維隔震（振）結構，在軌道交通豎向振動作用下，上部結構的豎向振動加速度Z振級減小5.2~16.7dB。豎向隔振性能良好。
3、 水平隔震性能。使用3D-RFPS 支座的三維隔震（振）結構，在三向罕遇地震作用下，上部水平向峰值加速度減小約70%。水平隔震性能良好。三維隔震（振）結構的豎向地震響應被放大約15%。三維隔震（振）支座通過水平滑動可以有效降低結構在地震作用下可能出現的搖擺響應。
4、工程應用。3D-RFPS 支座已應用于北京地鐵16號線北安河車輛段上蓋項目中。采用三維隔震（振）技術的辦公樓經實測，樓內全部10個測點的平均Z振級在63~69dB，均不超過72dB，滿足相關規范的舒適性要求。
責任編輯：左丹丹
*本文已獲作者授權原創發布，所有內容及圖片均為作者提供。
原創轉載請注意：原創文章48小時之后才能轉載，且不能在文前和文中插入任何宣傳性內容。在開頭處應注明“本文來源：建筑結構（ID：buildingstructure）”。
文章來源：建筑結構（ID：buildingstructure）
展開 建筑師使用建筑外殼花邊結構開發3D打印氣管支架原型
Stephen Lawrence獲獎的建筑師Anna Liu和總部位于倫敦的Tonkin Liu的Mike Tonkin開發了一種名為Shell Lace Stent的創新醫療設備，用于患者的氣管。原型支架基于該公司的標志性Shell Lace Structure，這是一種“通過十年的建筑和工程應用研究設計和開發的單面結構技術”，并使用數字設計軟件和3D打印進行原型設計。
Tonkin Liu率先采用了基于單面貝殼花邊設計的結構，例如去年完成的赫爾太陽門雕塑，以及超輕質的涼亭，橋梁和塔樓。新的支架設計發揮自然向外的壓力，減少運動的風險。這是影響目前使用的產品的問題之一。為了適合醫療用途，3D打印原型比之前為其建筑應用創建的原型小500倍，并與Arup和自然歷史博物館合作開發。
氣管支架通常用于支持氣管移植，并在喉癌，創傷和老年的情況下治療塌陷的氣道。支架通常被制造為非定制的管狀網。 Tonkin Liu的支架設計是C形而不是管狀，目的是更好地適應每個患者喉嚨的個體形狀。 C形設計一旦插入就會展開，從馬蹄蓮花瓣的幾何原理中汲取靈感。該裝置由醫用級硅制成，具有穿孔表面，允許透氣性和藥物遞送至氣管組織。
“這個項目規模小，但雄心勃勃。”Tonkin Liu的聯合創始人Mike Tonkin評論道， “它展示了建筑師如何在建筑之外的應，我們如何設計除建筑物以外的其他東西。我們希望現在能夠將Shell Lace Stent用于制造，我們可以設計除建筑物之外的其他東西。我們的目標是帶來Shell Lace支架制造階段，看到它為全球患者帶來實實在在的好處。“
該設計引起了領先的醫學專家的興奮。
展開 結構選型與結構布置對建筑抗震的影響
注意上剛下柔的結構的處理
框支剪力墻、底部框架
應保證下部結構的抗側剛度不能小于上部抗側剛度的一定比例。
同一樓層的框架柱，應該具有大致相同的剛度、強度和延性
框架結構防止短柱的出現
四、必要時設置防震縫
當建筑的類型、體系、體型較復雜時，宜設置防震縫。要保證縫有足夠的寬度，用縫分割的單元為獨立的簡單結構單元。
（來源：筑龍結構設計）
【產品設計】結構工程師必備知識點——電子產品主要部位防水結構總結
首先了解以下什么叫做IP（INGRESS PROTECTION）防護等級系統是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草，將電器依其防塵防濕氣之特性加以分級。
防護等級多以IP后跟隨兩個數字來表述，數字用來明確防護的等級。
第一位數字表明設備抗微塵的范圍，或者是人們在密封環境中免受危害的程度。代表防止固體異物進入的等級，最高級別是6；
第二位數字表明設備防水的程度。代表防止進水的等級，最高級別是8
IP后第一位數字防塵等級
數字
防護范圍
說明
0
無防護
對外界的人或物無特殊的防護
1
防止直徑大于50mm的固體外物侵入
防止人體（如手掌）因意外而接觸到電器內部的零件，防止較大尺寸（直徑大于50mm）的外物侵入
2
防止直徑大于12.5mm的固體外物侵入
防止人的手指接觸到電器內部的零件，防止中等尺寸（直徑大于12.5mm）的外物侵入
3
防止直徑大于2.5mm的固體外物侵入
防止直徑或厚度大于2.5mm的工具、電線及類似的小型外物侵入而接觸到電器內部的零件
4
防止直徑大于1.0mm的固體外物侵入
防止直徑或厚度大于1.0mm的工具、電線及類似的小型外物侵入而接觸到電器內部的零件
展開 結構選型與結構布置對建筑抗震的影響
注意：虛假的對稱
02豎向布置力求均勻
結構豎向布置的關鍵在于，盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現薄弱層，并應盡可能降低房屋的重心。
注意上剛下柔的結構的處理
框支剪力墻、底部框架
應保證下部結構的抗側剛度不能小于上部抗側剛度的一定比例。
同一樓層的框架柱，應該具有大致相同的剛度、強度和延性
框架結構防止短柱的出現
四、必要時設置防震縫
當建筑的類型、體系、體型較復雜時，宜設置防震縫。要保證縫有足夠的寬度，用縫分割的單元為獨立的簡單結構單元。
結構工程師眼中的建筑結構融合設計（一）
總結一下，結構在建筑中表現的目標可以提煉為：美得有品味（能影響社會文化），如行云流水般輕盈、通透、靈動，簡無可減。
結構與建筑如何更好地融合
羅馬建筑師Vitruvius在公元前25年就提出一個好的結構設計要基于以下三個要素：Firmitas, Utilitas and Venustas，可以理解為安全性、功能性、美觀性。
后世的建筑師和結構工程師都是圍繞著這三個主題進行探索和實踐。
下圖中包含了產生優雅的外露結構的若干原則，這些原則都體現了美和優雅的元素，并且不是孤立的，而是作為一個整體。
這些原則大致可以歸納為以下幾個方面：
（1） 結構一般原則，包括安全性、可靠性、經濟性，施工便利性，滿足建筑基本功能等；
（2） 高效結構原則，包括明晰性（優先選擇力學概念簡單清晰的合理結構體系）、高效率（合理的結構即是將適宜的材料予以最大效能的利用）、創新性（實現明晰和高效率的途徑）等；
（3） 與建筑表現有關的原則，包括真實性（形式與結構在原則上和邏輯上相符）、有表現力、有美感等；
（4） 與整體考慮有關的原則，包括統一性（結構整體與細部的統一，結構與建筑功能的統一）、對社會和生態的影響、與環境相協調等。
接下來作者將從多個層次，分析結構與建筑融合設計的不同切入點。本文主要是從設計案例出發，歸納、借鑒。下一篇文章將以虹橋機場T1航站樓為例，介紹建筑結構融合設計在自己項目中的實踐。
傳承與發展，從經典項目中吸取更多的營養
經典項目隨著時間流逝逐漸沉淀為建筑文化，其中蘊含著豐富的語言，建筑結構融合設計更要從中吸取營養，實現傳承和發展。
展開 建筑結構設計和鋼結構軟件有哪些？
建筑結構設計軟件有哪些選用？
一、對于多高層結構的設計優先選擇PKPM、ETABS和MTS；另外也可以選擇SAP2000、MIDAS、STAAD PRO和ROBOT、3D3S；如果是計算分析，隨便選一個通用有限元軟件即可，強烈推薦ANSYS。
二、對于空間結構的設計優先選擇SAP2000、MIDAS、STAAD PRO和ROBOT；純計算分析強烈推薦ANSYS、MIDAS、SAP2000和NASTRAN；
三、對于索膜結構可以選擇ANSYS、EASY、FORTEN、3D3S。鑒于EASY、FORTEN一定要用正版，所以還是用ANSYS和3D3S比較現實。
四、對于動力彈塑性分析建議采用ABAQUS和LS-DYNA；另外也可以選用ETABS（多高層）、SAP2000、MIDAS（最近推出Building專門做動力彈塑性）。
五、節點細部分析，建議采用ANSYS、ABSQUS；也可以選用NASTRAN和MARC。
另外，對于一些特殊結構，考慮到可能會使用到簡單的二次開發，所以還是建議大家選ANSYS、ABAQUS等帶有編程語言的通用軟件。
鋼結構軟件有哪些？
目前美國市場的主流軟件有：STRAP、ROBOT、RISA、ETPAS、STAAD、GTSTRUL。這些軟件水平相對較高，喜歡用那個軟件全憑用戶自己的好惡和習慣。不過現在在歐美，STAAD已遠不如以前受追捧。輕鋼結構最好用PKPM，PKPM界面通俗易懂。其它鋼結構最好用3D3S，因為其建模方便。STRAP 是目前市面上功能最強且內容最豐富的結構分析系統之一。STRAP 采用類似CAD 的圖形界面輸入模型與荷載。鋼結構軟件建議使用浙江大學的mst。該軟件已經比較成熟，且操作比較直觀。
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