罕遇地震下石化钢结构减震的关键影响因素.pdf

第 3 8卷第 1 期 2 0 1 6年 2月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l ． Ar c h i t e c t u r a l En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g Vo 1 ． 3 8 NO ． 1 Fe b ． 2 01 6 d o i 1 0 ． 1 1 8 3 5 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 4 4 7 6 4 ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 1 3 罕遇地震下石化钢结构减震的关键影响因素 高剑h ’ ， 王忠凯h， 潘毅h ， 葛庆子。 1 ． 西南交通大学 a ． 土木工程 学院 ； b ．抗震工程技 术四川省重点实验 室， 成都 6 1 0 0 3 1 ； 2 ． 中国石油工程 建设公 司 华 东设 计分公 司， 山东 青岛 2 6 6 7 0 1 ； 3 ． 四川省建筑科学研 究院， 成都 6 1 0 0 8 1 摘 要 在 强烈地震 作 用下 ， 炼 油厂 的石化钢 结 构可 能发 生破 坏 ， 导致较 大的 经济损 失 ， 并 易引发 严 重的 次生 灾害 。为降低石 化钢 结构 的地震 风 险 ， 结合 石化 钢结构 的特 点 ， 以 某大 型炼 油厂 重 整装 置 反应器为例 ， 建立有限元分析模型， 设 置黏滞阻尼器进行罕遇地震下的减震设计 ， 并分析 了阻尼 器 的设置位置 、 数量和阻尼参数等影响因素。研究结果表明， 黏滞阻尼器所在楼层的层 间剪力和层 间 位移角显著减小， 布置在结构底部的减震效果优于布置在 中、 上部 ； 随着阻尼器数量的增加， 层间剪 力和层 间位 移 角都 会 随之减 小 ， 但 减 少幅度逐 渐 降低 ； 阻尼 系数 对 石化钢 结 构减 震 效果 的影 响 大 于 阻尼指 数 ， 减震设 计 中 宜优 先调整 阻尼 系数 以获得 较好 的抗震 性 能 。 关键 词 石 化钢 结构 ； 罕遏地 震 ； 消能减 震 ； 影响 因素 ； 黏 滞 阻尼 器 中 图分类 号 TU3 9 2 ． 6 文 献标志 码 A 文 章编 号 1 6 7 4 4 7 6 4 2 0 1 6 0 1 ～ 0 0 9 2 0 8 I nf l u e nc e f a c t o r s o f v i b r a t i o n r e d u c t i o n i n p e t r o c he mi c a l s t e e l s t r u c t u r e u n de r r a r e e a r t h qu a k e Gao J i a n 。 ～ ， Wa n g Zh o n g k ai ，Pa n Yi 。 ， ，Ge Qi n g z i 。 1 a ． S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g ；l b ． Ke y L a b o r a t o r y o f S e i s m i c En g i n e e r i n g o f S i c h u a n Pr o v i n c e ，S o u t h we s t J i a o t o n g Un i v e r s i t y，Ch e n g d u 6 1 0 0 3 1，P．R．Ch i n a ；2 ．Ea s t C h i n a De s i g n Br a n c h o f CPE CC，Qi n g d a o 2 6 6 7 0 1 ，S h a n d o n g， P． R．Chi na；3．Si c hu a n I ns t i t ut e of Bui l d i ng Re s e ar c h，Ch e ng du 6 1 00 81，P．R．Chi n a Abs t r a c t St r o ng e a r t h qu a ke h a s a d v e r s e i mpa c t o n t he p e t r o c he mi c a l s t e e l s t r u c t u r e s of r e f i n e r y a n d l e a d t o l a r g e e c on o m i c l o s s e s a nd s e r i o u s s e c o n da r y d i s a s t e r s ． W e s t ud i e d a r e f o r me r r e a c t o r o f a l a r g e r e f i ne r y， b u i l t t h e f i n i t e e l e me n t mo d e l a n d s e t v i s c o u s d a mp e r s t o r e d u c e t h e s e i s mi c r i s k o f p e t r o c h e mi c a l s t r u c t u r e s ba s e d on t he i r c ha r a c t e r i s t i c s ． The n we a n a l yz e d t he i nf l u e nc e f a c t or s ，i n c l u di ng l o c a t i o n，qu a n t i t y a nd t he d a mpi n g pa r a m e t e r s of t h e v i s c ou s da mpe r s ． The r e s u l t s s how t h a t t he i n t e r s t or y f or c e a nd i nt e r s t o r y di s p l a c e me nt a ng l e o f t he f l o or whe r e t he v i s c ou s d a mpe r wa s s e t t e d d e c r e a s e s i g ni f i c a nt l y，a nd t h e d a mpi n g e f f e c t wi t h s e t t i ng v i s c o us d a mpe r i n t he bo t t o m i s g r e a t e r t ha n t ha t i n t h e mi d dl e a nd u pp e r p a r t ． Be s i de s， t he i n t e r - s t or y f o r c e a nd i n t e r - s t or y d i s p l a c e me n t a n gl e d e c r e a s e wh e n t he nu m b e r of v i s c o us da m p e r 收稿 日期 2 0 1 5 0 9 2 5 基 金项 目 四川省科技支撑计划 2 0 1 4 S Z 0 1 1 0 作者简介 高剑 1 9 8 1 一 ， 男 ， 高级工程师 ， 主要从 事石化工程钢结构抗震设计研究 ， E ma i l g a o j i a n c n p c c e i ． c n 。 潘毅 通信作者 ， 男 ， 副教授 ， 博士生导师 ， E ma i l p a n y i h o me ． s w j t u ． e d u ． c n 。 Re c e i v e d 2 01 5 - 09 - 2 5 F o u n d a t i o n i t e m S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y S u p p o r t P r o g r a m o f S i c h u a n Pr o v i n c e No ．2 0 1 4 S Z 0 1 1 0 Au t h o r b r i e f Ga o J i a n 1 9 8 1 一 ， s e n i o r e n g i n e e r ，ma i n r e s e a r c h i n t e r e s t s t e e l s t r u c t u r e s e i s mi c d e s i g n o f p e t r o c h e mi c a l e n g i n e e r i n g， E ma i l g a o j J a n c n p c c e i ． c n ． Pa n Yi c o r r e s p o n d i n g a u t h o r ，a s s o c i a t e p r o f e s s o r ，d o c t o r a l s u p e r v i s o r ， E - ma i l p a n y i h o me ． s wj t u ． e du． c n ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 高剑 ， 等 罕遇 地震 下 石化 钢结 构减 震 的关键 影响 因素 i n c r e a s e s，b ut t h e d e c r e a s e a m p l i t u de r e d uc e s gr a d ua l l y． I n a d di t i on，t he i n f l ue nc e o f d a m p i n g c oe f f i c i e nt o n t he d a mpi n g e f f e c t o f t he p e t r o c he mi c a l s t e e l s t r u c t u r e i s g r e a t e r t h a n t h a t o f t he d a mpi n g i n de x．So t he d a m p i ng c oe f f i c i e nt s ho ul d be gi v e n pr i o r i t y t o c o ns i d e r i n t he s t r u c t u r e d e s i gn f o r be t t e r s e i s mi c p e r f o r ma n c e ． Ke y wo r d s pe t r o c he mi c a l s t e e l s t r u c t u r e； r a r e e a r t hq u a ke； e ne r gy di s s i pa t i o n； i nf l u e nc e f a c t o r； v i s c o us da m p e r 中 国是 地 震 多 发 的 国 家 ， 很 多 石 化 企 业 的炼 油 厂处 在七 度及 以上烈 度 区 。地震 导致 的炼油 厂基 础 设 施 破 坏 ， 不 但 会 给 石 化 企 业 造 成 较 大 的 直 接 经 济 损失 ， 而 且会 引 发严 重 的次生 灾 害 ， 如火 灾 、 爆 炸 、 水 源污 染 等 ， 造 成 更大 的 间接损 失 。 目前 ， 石 化行 业 是 按 照 石 油 化 工 构 筑 物 抗 震 设 计 规 范 S H 3 1 4 7 2 0 1 4 进行 抗 震 设 计 ， 这 就 意 味 着 罕遇 地 震 下 仍 然 需要靠结构的塑形变形来耗散地震能量。尽管炼油 厂的构筑物多采用钢结构 ， 但 由于其破坏后 的严重 后果 ， 在罕遇地震下仍然存在较大的地震风险。 采 用黏 滞 阻尼 器 的消能 减震 技术 已经 在 民用 建 筑领 域 得 到广 泛 应 用 ， 很 多 学 者 对 黏 滞 阻 尼 器 的力 学性 能 也 进 行 了深 入 研 究 。周 云 等口 铷 对 黏 滞 阻 尼 器在 民用建 筑 中 的设 计 方法 和连 接 方式 等 进 行 了研 究 。翁大根等_ 4 ] 对黏滞阻尼器力学模型和性能参数 进 行 了研究 。孙传 智等 对 黏滞 阻 尼器 的阻 尼参 数 进行 了研究 。胡岚 _ 6 对设 置 黏滞 阻 尼器 的煤 气 化 工 业厂 房 的抗 震性 能进 行 了分 析 。高 云 鹏 等 对带 减 震构 造 的 立 式 L NG 球 罐 的 减 震 性 能 进 行 了 分 析 。 Tu b a l d i 等_ 8 采用基于性能的方法对安装 了黏滞 阻 尼 器 的 民 用 建 筑 进 行 了 地 震 风 险 性 评 估 。 He j a z i 等 __ g 采 用有 限元 软 件对 设置 有黏 滞 阻 尼器 的混凝 土 框架结构进行 了弹塑性分析 。Ka n g等_ 】 o ] 采用跷跷 板 原理 提 出 了钢 结 构 中设计 黏 滞 阻 尼 器 的 新 方 法 。 然 而 ， 上述 减震 设 计 的研 究 仅 限于 民用 建 筑 和 部 分 工业建 构 筑物 ， 鲜有见 于在石化钢结构领域 的研 究 和应 用 。 针对石化钢结 构的特点， 为提高其抵御 罕遇地 震 的 能力 ， 以八 度 区某 大型 炼 油 厂 重 整 装 置 反 应 器 为 例 ， 按 照现行 抗 震 设 计 规 范 ， 设 置 黏 滞 阻 尼 器 ， 对 罕遇 地震 作用 下减 震前 后 的石 化钢 结 构进 行 弹 塑性 时程计算 ， 并对影响减震 的关键因素进行 了分析 。 1 石化钢结构特点和减震 影响因素 1 ． 1石化 钢 结构 特点 由 于石化 行 业 的 生 产 工 艺 和 设 备 的特 殊 性 ， 石 化钢 结构 与普 通 民用钢 结构 相 比 ， 有 如下结 构特 点 1 层高较高， 且层高不一 。在石化钢结构 中， 由 于设备 和 管线 等 安 装 、 生 产 、 检 修 等 的需 要 ， 往 往 使 结构层 的层高很 大 ， 且有 时上 下层 高不 同 。 2 恒载较大， 且重心较高。由于工艺要求 ， 石化 设备的尺寸较大 ， 且荷载较大 ， 因此 ， 各层楼面荷载 的重 心较 高 ， 如 图 1 a 所 示 。石化 钢 结 构 中塔 器 类 设备的种类较多 ， 这类设备往往穿越多层 ， 可能导致 石化 钢结 构 的刚度 和质 量分 布不均 匀 。 3 活 载较 多 ， 且 受 力 复 杂 。结 构 中 的活 载 主要 有平台均布活载、 平 台检修活载、 各类机器的当量活 载 、 温 度 变化在 设备 支 承面 上引起 的摩擦 荷 载 、 振动 荷载 等 。此外 ， 由于生产 工 艺 的需 要 ， 一 般情 况 下设 备和管线 的布置都是不均匀 的， 所以结构荷载也是 不均 匀 的 ， 受力 比较复 杂 。 4 结 构 布置受 制工 艺流 程 。石化 钢 结构 的平 面 布置和竖 向布置既要满足工艺要求 ， 还应满足设备 和管道的安装 、 检修要求 ， 这对结构中如何布置黏滞 阻尼器提 出了更高 的要求。 1 ． 2减 震影 响 因素 在石 化钢 结构 中 ， 过 大 的 层 间 变 形 可 能导 致 设 备 和管线 破 坏 ， 引起 有 害 物 质 的 泄 露 ， 甚 至 导 致 火 灾 、 爆炸等极端破坏 ， 因此， 层间最大位移角就成为 设计 的控 制性 标准 。此 外 ， 由于结 构 的荷 载 较大 ， 为 了满足承载力和抗震 的要求 ， 现有石化钢结构 的截 面尺 寸都 比较 大 。采 用减 震 设 计 后 ， 能 否在 保 证 同 样安全水准的前提下 ， 适当减小截面尺寸， 或者不减 小截面尺寸 ， 分析其安全水准的提高 ， 是值得研究的 问题 。因此 ， 层 间剪 力 也 是 石 化 钢 结 构 抗震 设 计 中 的关 键 指标 。 基 于层 间最 大 位 移 角 和层 间剪 力 这 两个 指 标 ， 在石化钢结构 中设置黏滞阻尼器 ， 在罕遇地震作用 下 ， 拟对以下影响其减震性能的关键因素进行分析。 1 阻尼器 的设置位置。文献[ 1 ] 和[ 1 1 ] 均指出， 在阻尼器布置上 ， 黏滞 阻尼器宜沿结构竖向均匀布 置 ， 也可在结构薄弱层单独布置 。因此 ， 在减震设计 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 高剑 ， 等 罕遇 地震 下 石化 钢 结构减 震 的关键 影响 因素 越 篓 0 ． 0 0 ． 5 1 ． 0 1 ． 5 2 ． 0 2 ． 5 3 ． 0 3 ． 5 4． 0 4 ． 5 5 ． 0 5 ． 5 6． 0 周期， 自 注 E l C e n t r oU s a O 0 6 8 4 人工波A C C 2 规范反应谱 图 3地震 波加速度反应谱 与规 范反应 谱对 比 Fi g ．3 Se i s m i c a c c e l e r a t i o n r e s po n s e s pe c t r u m c o mpa r e d wi t h s t a nd ar d r e s po n s e s p e c t r u m 3关键影 响因素分析 3 ． 1基本 参 数 采用 S AP 2 0 0 0中 的 非 线 性 连 接 单 元 D a mp e r 模拟黏滞阻尼器 ， 其 中黏滞 阻尼器 的力学参数如表 1所示。根据 中国石油 工程建设公司 的意见， 黏滞 阻尼器 的连接方式采用人字形连接， 以便于管线连 接 、 石化设备安装与检修。黏滞阻尼器安装在第l ～ 5层 ， 每层数量为 6个 ， X 向与 y向各 3个 ， 其平面 布 置如 图 4所 示 。 层问剪力， k N 层 间位移角／ t a d 咖 Ⅲ 1l 帮 心 皿 1{ 表 1 黏滞阻尼器计算参数 Ta b l e 1 Vi s c o u s d a mpe r pa r ame t e r s c a l c ul a t i o n 星墨墼 垦 堕星塑垫1 4 0 0 0 ．2 - 善 口 ● ，‘ { 善 [ 嚯 L[ ] 椎 J 警 阻尼器 阻尼器 阻尼器 ● - 善 宝 ● _ 6 0 o O 1 4 0 0 0 1 2 0 0 0 1 6 0 0 0 1 6 0 0 0 ‘ 6 4 I 瑚 图 4黏 滞 阻尼 器 数 量 为 6的 平面 布 置 Fi g ． 4 La y o ut o f s i x v i s c ou s d a mpe r s 3 ． 2黏 滞 阻尼器 的设 置位 置对减 震 性能 的影 响 根 据 3 ． 1节 基本 参 数 的设 定 ， 黏 滞 阻尼 器 力 学 参数如表 1 所示 ， 其数量为每层 6个 ， 平面布置如图 4所示。按照 3种不同竖 向位 置进行设置 ， 即底部 第 1 ～3层 、 中部 第 4 ～6层 和上部 第 8 ～ 1 0 层 。在罕遇地震作用下 ， 分别计算这 3种情况 ， 其 结果 如 图 5 所 示 。在对 石化 钢结 构进 行 有 限元 分析 时 ， 所 选 3条地 震 波 的计 算结 果 的规 律类 似 ， 限 于篇 幅 ， 仅 以 E 1 C e n t r o波为例说明， 下文相同。 层间剪力／ k N b E 1 C e n t r o 波y 向层间剪力 0 ． 0 0 0 ∞∞2 0 ． 0 0 4 n 0 o 6 0 ． 0 1 6 0 ． 0 1 0 0 ． 0 1 2 0 ． 0 1 4 层间位移角／ r a d c E 1 C e n t r o 波 向层 间位移角 d E 1 C e n o 波y 向层间位移角 注 一无阻尼器一底部设置 一中部设置 一 上部设置 图 5 罕 遇 地 震 下 阻 尼 器 不 同 设置 位置 的减 震对 比 Fi g． 5 Vi s c o u s d a mpe r s da mpi ng e f f e c t c o mpa r i s o n wi t h di f f e r e nt po s i t i o n s e t t i n g u nd e r t he a c t i o n o f r a r e e a r t h qu a ke 2 1 O 9 8 7 6 5 4 3 2 1 嗵罄 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 6 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第3 7 卷 对 比 3 种 不 同竖 向布置 的计算结 果 ， 可 以得 出 1 相 比设 置 前 的结 构 ， 设 置 黏 滞 阻 尼 器楼 层 的 层间剪力会大幅降低。布置在结构底部、 中部 的层 间剪力 要小 于布置 在上 部 的层 间剪 力 。 2 设置 黏滞 阻 尼 器后 ， 设 置黏 滞 阻 尼 器 的 楼 层 的层问位移角明显减小 。总体上看 ， 黏滞阻尼器布 置在结构底部比布置在中、 上部 ， 更有利于减少层间 位移 角 。 3 对于石化钢结构， 黏滞阻尼器 的设置位置除 宜沿结构竖 向均匀布置外 ， 还要考 虑生产工艺的要 求 。如果 生产 工艺 不 允 许 在该 楼 层 布 置 时 ， 黏 滞 阻 尼 器应布 置 于该楼层 的相邻 楼层 。 将黏滞阻尼器设置在结构中， 在地震作用下 ， 阻 尼器可以有效消耗地震能量 ， 降低其所在楼层 的地 震 响应 。在相 同地 震 作 用 下 ， 阻 尼 器 布 置 在底 部 楼 层在减小所在楼层地震 响应 的同时， 又可以减小地 震作用向上部楼层的输入 ， 使得黏滞阻尼器布置在 结构底部比布置在中、 上部消能更有效。 3 ． 3 黏滞 阻尼器 的数 量对减 震性 能的 影响 对石化 钢结构进行 消能减震设 计时 ， 阻尼器 的数 量也是重要因素。根据 3 ． 1节基本参数的设定， 黏滞 阻尼器力学参数如表 1 所示 ， 其分布楼层为 1 ～5 层。 按照 3 种不同的数量设置 ， 分别为每层 6 个 图 4 、 每 层 8个 图 6 和每层 1 0个 图 7 。在罕遇地震作用 ； 7 8 咖 6 篓 3 层问剪力／ k N a E 1 C e n t r o 波 向层间剪力 层问位移角／ t a d c E 1 C e n t r o ． X 向层间位移角 下， 分别计算 了这 3种情况 ， 其结果如图 8所示。 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 皿 4 5 4 3 2 1 善 ● - 善 [ 堙 ] 稚 雅 髓 j 墨 盛 阻尼器 阻尼器 阻尼器 阻尼器 ● ● 善 2 ， ● ．6 0 0 0 1 4 0 0 0 ． 1 2 0 0 0 1 6 0 0 0 1 6 0 0 0 6 41 1 0 o ’ 图 6黏 滞 阻尼 器 数 量 为 8的 结 构 布 置 Fi g ． 6 La y o ut of e i g ht v i s c o u s da mp e r s r 善 阻 尼器 J - 量 [ 稚 稚 。 ] 椎 稚 髓 ．L l J 詈 癌 蛊 - 碰 阻尼器 阻尼器 阻尼器 阻尼器 ● 莩 2 - J 6 0 0 1 4 0 0 0 ． 1 2 0 0 0 1 6 0 0 0 ． 1 6 0 0 0 6 4。 啪 ’ 图 7黏滞 阻尼器数量为 l 0的结构布 置 Fi g ．7 La y o u t o f t e n v i s c o u s da mp e r s 层间剪力／ k N b E 1 C e n t r o 波Y 向层间剪力 0 ． 0 0 40． 0 G 60 D 0 B 0 1 0 l 0 l 2 0 ‘ 0 l 4 0 ． 0 1 6 0．0 1 8 0 ． 0 2 00 ． 0 2 2 0 ． 0 2 4 层间位移角I r a d d E l C e n t r o 波Y 向层间位移角 注 一无阻尼器 数量为6 一数量为8 一数量为l O 图 8 罕遇地震下不 同数量 阻尼器的减震对 比 Fi g ． 8 Di f f e r e n t nu mb e r o f v i s c o u s d a mp e r s d a mpi ng e f f e c t c o mp a r i s o n un de r t h e a c t i o n o f r a r e e ar t hq ua k e 2 l O 9 8 7 6 5 4 3 2 1 哒鄂 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 高剑 ， 等 罕遇 地 震 下石化 钢 结构减 震 的关键 影响 因素 9 7 对 比 3种 不 同设置 数 量 的分析 ， 可 以得 出 1 对 比设置不同数量粘滞 阻尼器的结构 ， 层 间 剪力和层间位移角都会随着黏滞阻尼器数量的增加 而 减小 ， 但 减小 幅 度逐 渐 降低 。 2 对 于未设 置 黏滞 阻 尼器 的 楼 层 ， 在 罕 遇 地 震 作 用下 ， 层 间剪 力 和层 间位 移 角均 略有 减 小 ， 但 减小 幅度有 限 。 3 结 构 的减震 能力 随 着黏滞 阻 尼 器 的增 加 而增 强 ， 但数量过多， 阻尼器将不能充分利用 。因此 ， 在 石化钢结构的减震设计 中， 宜通过试算确定黏滞 阻 尼 器 的数 量 ， 避 免 徒增 工程 造价 。 结 构 中设 置 黏 滞 阻尼 器 ， 在 一 定 范 围 内减 震 效 果随附加阻尼 比的增加而增大， 当附加阻尼 比增加 超 出此 范 围之 后 ， 由 于 阻尼 器 不 能 充 分 发 挥 消 能 作 用 ， 消 能减 震 的增 大幅 度将 逐渐 减 小 。一 方 面 ， 当 阻 尼器类型相 同时 ， 提 高阻尼器的使用数量 即增加结 构 附加 阻 尼 比 ， 导 致 部 分 阻尼 器 不 能 充 分 发 挥 消 能 作用， 很不经济 ； 另一方 面， 当阻尼器数量不变而增 加结构附加阻尼 比， 使得 阻尼器正常工作时阻尼力 过大， 导致钢支撑因刚度不足而屈服 ， 影响阻尼器充 心 嗵 心 嗵 层 间剪力／ k N a E 1 C e n o 波棚句层问剪力 分发 挥 消 能 作 用 。 建 筑 抗 震 设 计 规 范 GB 5 0 0 1 1 2 0 1 0 中规定的消能部件附加结构的有效 阻 尼比超过 2 5 时， 宜按 2 5 计算 ， 原因也是如此 。 3 ． 4 黏 滞 阻尼 的参数 对减 震性 能 的影响 在采 用 黏 滞 阻 尼 器 进 行 结 构 的 消 能 减 震 设 计 时 ， 可 以通过 调 整黏 滞 阻尼 器 的 阻 尼 系 数 和 阻尼 指 数来提高阻尼器的减震效果 。根据 3 ． 1节基本参数 的设定 ， 黏滞阻尼器为每层 6个 ， 平面布置如 图 4所 示 ， 分布楼层为 1 ～5层 ， 按照 3 组不同力学参数 如 表 2所示 的黏滞阻尼器， 将其布置在石化钢结构的 有限元模型中， 在罕遇地震作用下 ， 分别计算这 3种 情况 ， 其结果如图 9所示 。 表 2黏滞阻尼器计算参数 Tab l e 2 Vi s c o u s d a m pe r p ar a m e t e r s c a l c u l a t i o n 1 2 1 l 1 0 9 8 心7 皿 】4 6 5 4 3 2 I 层何剪力l ie n b E 1 C e n t r o 波y 向层间剪力 层间位移角／ t a d 层间位移角／ t a d c E 1 C e n t r o 波柳句 层间位移角 d E l C e n t r o 波l ， 向层间位移角 注 无阻尼器A 组 一 B 组1一C 组 图 9 罕遇地震下 阻尼器不 同阻尼参数的减震对比 Fi g ． 9 Vi s c o us d a mpe rs d a mpi ng e f f e c t c o mpa r i s o n wi t h di f f e r e n t da mpi ng pa r a me t e rs u nd e r t h e a c t i o n o f r ar e e a r t h qu ak e 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 8 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 7 卷 对 比 3 组不同阻尼参数的分析结果 ， 可以得 出 1 对 比 A组 和 B组 的 曲线 ， 即增 大 黏滞 阻尼 器 的阻尼 指数 ， 结构 的层 间 剪力 和 层 间 位 移 角 均无 明 显 变化 。 2 对比 A组和 C组的曲线 ， 即增大黏滞阻尼器 的阻尼系数 ， 阻尼器所在楼层的层间剪力和层间位 移角均 明显减小 。 3 黏滞阻尼器的阻尼系数对其消能效果影响远 大于阻尼指数 ， 因此， 在进行黏滞阻尼器减震结构设 计时 ， 应该优先调整阻尼系数 。 从式 1 能够得出， 通过调节阻尼系数和阻尼指 数可 以调 整阻 尼 力 的大 小 ， 进 而 影 响 阻 尼器 的减 震 效果 ， 在实际计算中 a一般介于 0 ． 2到 1 ． 0之间， 而 C的取值一般很 大， 通过调节阻尼系数相 比阻尼指 数更 易调 整阻 尼力 ， 因此 ， 从黏 滞阻 尼器 的 力学模 型 也可得出， 阻尼系数对其消能效果影响远大于阻尼 指 数 。 4 结 论 结合石化钢结构的特点 ， 以某大型炼油厂重整 装置 反应器 为例 ， 建立 有 限元 数值 模 型 ， 设 置 黏滞 阻 尼器 进行 罕遇 地 震下 的减 震 设计 ， 并 对 阻尼 器 的设 置位置 、 数量和阻尼参数等影响因素进行 了分析 ， 得 出如下结 论 1 黏滞阻尼器所在楼层的层 间剪力和层间位移 角显著减小 ， 布置在结构底部的减震效果优于布置 在中、 上部。黏滞 阻尼器的设 置位置除宜沿结构竖 向均匀布置外， 还要考虑生产工艺的要求 ， 必要时可 向相邻楼层调整 ， 布置原则应使得上下层结构层间 位移 角尽 量一致 。 2 随着黏滞 阻尼器数量的增加 ， 层 间剪力 和层 间位移角都会随之减小， 但减 少幅度逐渐降低 。在 石化钢结构的减震设计 中， 可采用试算确定阻尼器 数 量 。 3 黏滞阻尼器阻尼系数对石化钢结构减震效果 的影响大于阻尼指数 ， 减震设计中宜优先调整阻尼 系数以获得较好的抗震性能。 参 考文献 [1 ]1 ]周云． 粘滞阻尼减 震结 构设计 I- M] ． 武 汉 武汉理 工 大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． Z h o u Y ．Ni a n z h i z u n i j i a n z h e n j i e g o u s h e j i[ M] ． W u h a n W u h a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y Pr e s s ， 2 0 0 6 ． i n C h i n e s e [ 2]汪大洋 ，周云 ， 王烨华 ，等． 粘滞 阻尼 减震结构 的研究 与应用进 展 [ J ] ． 工 程震 动与 加 固改 造 ，2 0 0 6 ， 2 8 4 22 - 31 ． W a n g D Y ，Z h o u Y，W a n g Y H ， e t a 1 ．S t a t e - o f - t h e - a r t o f r e s e a r c h a nd a p pl i c a t i o n o n s t r u c t ur e s wi t h v i s c o us d a mp e r[ J ] ． E a r t h q u a k e R e s i s t a n t E n g i n e e r i n g a n d Re t r o f i t t i n g，2 0 0 6，2 8 4 2 2 3 1 ． i n Ch i n e s e [3]周云 ， 林绍 明，邓雪松 ， 等．设 置悬臂肘节 型黏滞 阻尼 器高层结 构 的减 震效 果 分析 E J ] ． 工程 震 动 与 加 固改 造 ， 2 0 1 4 ， 3 6 2 8 - 1 4 ． Z h o u Y，Li n S M ，De n g X S，e t a 1 ．An a l y s i s o f s e i s mi c mi t i ga t i o n e f f e c t o n hi gh - r i s e bui l di ng wi t h c a nt i l e v e r - t o g g l e - b r a c e v i s c o u s d a mp e r s [ J ] ． E a r t h q u a k e Re s i s t a n t En g i n e e r i n g a n d Re t r o f i t t i n g，2 0 1 4，3 6 2 8 1 4 ． i n Ch i n e s e [ 4]翁大根，张超 ，吕西林 ，等．附加黏滞阻尼器减震结 构 实用 设 计 方 法研 究 [ J ] ．振 动 与 冲 击 ， 2 0 1 2 ， 3 1 2 1 8 0 - 8 8． W e ng D G ，Zha ng C，Lyu X L，e t a 1 ． Pr a c t i c a l d e s i g n pr o c e du r e f or a e ne r gy - di s s i pa t e d s t r u c t ur e wi t h v i s c ou s d a mp e r s[ J ] ． J o u r n a l o f Vi b r a t i o n a n d S h o c k ， 2 0 1 2 ， 3 1