1、第六章 消能減震部件的連接與構造6.1 連接與節點的一般要求6.2 常見連接與節點形式6.3 連接設計的計算6.4 構造要求6.1 連接與節點的一般要求 消能器與主體結構的連接非常重要，正確的連接能保證地震作用下消能器的正常工作，實現預期減震目標。消能器的連接應與計算模型相符，消能器的連接應保證足夠的強度，不應先于消能器失效。具體設計中，與消能器或消能部件相連的預埋件、支撐和支墩（剪力墻）及節點板的設計承載力應按以下要求取值： （1）位移相關型消能器：不應小于消能器在設計為以下對應阻尼力的1.2倍； （2）速度相關型消能器：不應小于消能器在設計速度下對應阻尼力的1.2倍。 消能器的連接應保證良

2、好的穩定性良好的穩定性，特別對目前廣泛使用的支撐型消能器，如屈曲約束支撐、黏彈性消能器支撐、黏滯消能器支撐等尤其重要。圖6-1給出了實驗室中屈曲約束支撐由于端部設計不合理而出現局部失穩破壞的圖片。 消能器的連接部件應具有足夠的剛度足夠的剛度。連接部件的剛度太弱，結構中的變形將無法通過連接部件集中到消能器中，導致消能器效率降低。 消能器的連接與節點不應影響主體的結構的變形能力不應影響主體的結構的變形能力。不合理的連接構造不僅影響消能器發揮作用，甚至會對主體結構的抗震性能產生不良影響。例如，采用墻柱連接的時候，如果不能保證墻柱和周邊框架柱之間足夠的變形縫，將可能使周邊框架柱在地震中稱為“短柱”，出

3、現剪切破壞。6.2 常見連接與節點形式 實際工程中，消能器與主體結構最常見的連接包括：支撐型、墻型、柱型、門架式和腋撐型等，如圖6-2所示。 消能器與支撐及連接件的連接方式分為：高強螺栓連接、銷軸連接和焊接連接，見圖6-3.考慮震后消能器的可更換性以及施工質量可控性，宜采用螺栓連接。當采用螺栓連接時，應保證相連節點的螺栓在罕遇地震下不發生滑移。 屈曲約束支撐與連接板之間的連接多采用螺栓連接或焊接，圖6-4位采用螺栓連接的屈曲約束支撐現場節點連接案例。 筒式黏滯消能器與連接件之間的連接同城采用一端銷軸連接，另一端采用法蘭連接，見圖6-5。 黏彈性消能器通常通過支墩（墻柱）與主體結構連接，如圖6-

4、6所示。 剪切軟鋼消能器與主體結構的連接方式與黏彈性消能器相似，圖6-7為軟鋼消能器連接節點在施工過程中的案例。 為保證消能器的變形絕大部分發生在消能器上，與消能器相連的預埋件、支撐和支墩（墻柱）及節點板應具有足夠的剛度、強度和穩定性。同時在相應的消能器極限位移或極限速度的阻尼力作用下，與消能器連接的支撐、墻（支墩）應處于彈性界限以內；消能器部件與主體結構連接的預埋件、節點板等也應處于彈性工作狀態，且不應出現滑移、拔出和局部失穩等破壞。節點板在支撐力作用下具有足夠的承載力和剛度，同時還應采取增加節點板厚度或設置加勁肋等措施防止節點板發生面外失穩破壞。 消能器部件屬于非承重構件，其功能僅用于保證

5、消能器在結構變形過程中發揮耗能作用，而不是承擔結構的豎向荷載作用，即增設消能器不改變主體結構的豎向受力體系。因此無論是新建消能器減震結構，還是采用消能減震進行抗震加固的既有結構，主體結構都必須滿足豎向承載力的要求！6.3 連接設計計算 消能器與主體結構的連接設計包括三部分：消能器與連接板的連接；連接板與預埋件的連接；預埋件與主體結構的連接。消能器連接的設計計算主要涉及流程如右圖所示：步驟一：提取連接設計相關參數步驟一：提取連接設計相關參數步驟一：提取連接設計相關參數步驟一：提取連接設計相關參數步驟一：提取連接設計相關參數設計開始設計結束6.3.1 提取連接件設計相關數據 消能器節點設計需要兩個

6、方面的數據；消能器相關參數和消能器安裝位置處的主體結構構件信息。 1.消能器的相關信息消能器的相關信息 （1）消能器本身參數：如，軟鋼剪切消能器的屈服荷載、屈服位移、極限荷載、極限位移等。 （2）消能器的平面布置：消能器的位置、數量及布置形式等。 （3）消能器的產品尺寸：如，屈曲約束支撐的外套筒尺寸、端頭形式及尺寸等。 2.消能器安裝的位置子框架信息消能器安裝的位置子框架信息 （1）計算用層高：梁底到露樓面的距離。 （2）計算用跨度：柱子與柱子間凈距。 （3）結構的梁柱尺寸。6.3.2 消能器與連接板的連接計算消能器與連接板的連接可以采用螺栓連接和焊縫連接?？紤]到施工質量的可控性和地震后消能器

7、的可更換性，宜采用高強螺栓連接。以下針對工程中最常用的屈曲約束支撐和軟鋼剪切消能器說明采用螺栓連接的設計方法。1.屈曲約束支撐與連接板連接的計算屈曲約束支撐與連接板連接的計算首先確定螺栓個數：（1）節點的作用力F=極限力1.2。（2）根據鋼結構設計規范（GB50017-2003）的7.2.2款，單個高強螺栓抗剪強度設計值如下：式中：nf為傳力摩擦面數；為摩擦抗滑移系數，應按表6-1采用；P為螺栓的預拉應力，應按表6-2采用。）（1-69 . 0PnNfv（3）高強螺栓個數n為 nF/Nv 式中n取正整數。然后考慮螺栓的布置方式。根據屈曲約束支撐產品端頭形式的不同，屈曲約束支撐與連接板螺栓的布置

8、形式也有所不同。以屈曲約束為例，屈曲約束支撐的端頭一般有十字型和工字型兩種截面，如圖6-9所示。十字型螺栓的布置一般都沿十字截面的四個翼緣錯開布置，螺栓間距一般為100120mm，并用夾板連接，夾板的寬度3d0(d0為螺栓孔的直徑)。工字型截面的螺栓一般布置在翼緣和腹板處。對于小噸位的消能器，也可采用與十字型截面類似的布置方式，螺栓間距為100120mm ，螺栓排距3d0，邊距1.5d0(d0為螺栓孔的直徑)；對于噸位較大的消能器，節點螺栓數量較多的情況，多采用梅花形式布置，見圖6-10。2.軟鋼剪切消能器與連接板的計算軟鋼剪切消能器與連接板的計算常見的軟鋼剪切阻尼器與連接板的連接形式如圖6-

9、11所示。與屈曲約束支撐和連接板的連接不同，軟鋼剪切消能器的剪力對螺栓群除產生剪力外，還會產生彎矩平面內的彎矩，應對螺栓群的受力進行詳細驗算。螺栓布置情況見圖6-12 。（1）螺栓群的剪力設計值V和彎矩設計值M如下：V=極限力1.2M=Vh1式中，h1為消能器中心到螺栓群中心的距離。（2）扭矩作用下最外側螺栓的剪力計算如下：取螺栓群的中心為坐標原點，長向為Y軸，短向為X軸，建立平面直角坐標系，如圖6-13所示。則最外側螺栓受到的剪力為坐標。和個螺栓的分別為第和式中，)66()56(22112211yxiyxyxMxNyxMyNiiiiTyiiTx（3）剪力作用下單個螺栓的剪力為（4）最外側螺栓

10、在扭矩和剪力作用下所受合力N1應滿足下式：。為螺栓群中螺栓的個數式中，nnVNVy)76(1設計值。為單個螺栓抗剪承載力式中bVbVVyTyTxNNNNNN)86()()(2112116.3.3 連接板與預埋件的連接計算對消能器與主體結構的連接應予以足夠的重視。只有進行正確的連接設計，才能保證消能器在地震作用下正常工作，從而實現預期的減震目標。一般情況下連接板與預埋板連接的焊縫長度都遠大于消能器作用力所需要的焊縫長度，如果施工現場采用雙面坡口焊，通常無需進行焊縫驗算。在連接板尺寸較小的情況下，可以按照焊縫計算方法進行焊縫承載力的驗算。6.3.4 預埋板與主體結構的連接計算預埋板與主體結構的連接

11、分為預埋鋼筋連接和高強錨栓連接，分別對應新建建筑和加固建筑（見圖6-14），兩者的計算方法基本相同。本節針對工程中最常用的屈曲約束支撐和軟鋼剪切阻尼器說明預埋板與主體結構的連接計算。1.屈曲約束支撐與預埋板的連接計算屈曲約束支撐與預埋板的連接計算（1）作用力設計值 F=極限力1.2（2）對作用力F進行分解（見圖6-15）夾角。為消能器軸線與地面的式中，)126(cos,sin)116(cos,sin)106(,2222111121122121FFFFFFFFFdddFFdddFHVHV（3）通常采用高強螺栓連接，水平向梁上埋板螺栓個數計算如下：螺栓個數：（4）豎向柱子預埋件螺栓個數計算螺栓個數

12、：力設計值。分別為抗拉和抗剪承載和式中，）13-6（111bVbtbVbtVbVHbtNNNNFNFNn和抗剪承載力設計值。分別為單個螺栓的抗拉和其中，bvbtbvbtVbtHbvNNFNFNnNN)146(2222.軟鋼剪切消能器埋板預埋鋼筋的受力計算軟鋼剪切消能器埋板預埋鋼筋的受力計算 軟鋼剪切消能器埋板預埋鋼筋不僅承擔消能器的剪力V，還承擔剪力V產生的平面內彎矩M。埋板預埋鋼筋同時承擔剪力和拉力，計算時需考慮這兩個力的合力對預埋鋼筋造成的影響。（1）預埋鋼筋的布置（見圖6-16）（2）預埋板剪力設計值和彎矩設計值如下：（3）彎矩M作用下最外側預埋鋼筋的抗拉計算取最左邊兩根鋼筋中心為坐標原

13、點，水平向為Y向，豎向為X向建立直角坐標系（圖6-17）面的距離。為消能器中心到埋板表式中，）（極限力22)166(M1562 . 1hhVV（4）剪力V作用下單根鋼筋抗剪計算（5）最外側預埋鋼筋在拉力和剪力的合力作用下，需滿足下式：坐標。排螺栓的為第中為預埋鋼筋行數，圖力；為彎矩作用下鋼筋的拉其中，yiymmymMyNitit; 217-6N)176(1112為預埋鋼筋的個數。式中，nnVNv)186( 和抗剪承載力設計值。分別為預埋鋼筋的抗拉和式中，bvbtbvvbttNNNNNN)196(1)()(221 應考慮預埋鋼筋破壞和錨固區混凝土破壞這兩種情況，具體計算方法應參考混凝土結構后錨固

14、技術規程（JGJ 145-2004）和鋼筋混凝土結構預埋件 （04G632）的附錄G。 另外，軟鋼剪切消能器埋板與原結構通過新增混凝土墻體來連接。新增墻體的截面計算可手算復核或利用計算工具（如：理正工具箱等）驗算截面的抗彎、抗剪承載力。配筋形式采用兩端設置構造柱、中間按墻體配筋的做法。具體形式如圖6-18所示。的計算和bvbtNN 放置軟鋼剪切消能器位置的結構原梁受到與消能器連接墻體的一對力偶作用，需要驗算墻體兩端處的結構原梁截面，可手算復核或利用計算工具（如理正工具箱等）驗算截面抗彎、抗剪承載力，原梁計算簡化模型如圖6-19所示。6.3.5節點施工圖消能器的節點施工圖包括以下幾個方面的內容：（1）消能器的設計說明；（2）消能器的平面布置圖；（3）消能器的安裝節點詳圖。6.4構造要求 消能器的附加內力通過預埋件、支撐和剪力墻（支墩）傳遞給主體結構構件，要求預埋件、