吴晓莉
摘要：在建筑物中通过设置减震阻尼器可以很好地控制远场地震动下结构的破坏，但是近场地震，特别是具有前方向性效应的近场地震动对结构的破坏远大于远场地震动。基于此，本文研究了近场地震动下阻尼器-结构系统的响应特征。首先，基于中国规范设计一个9层钢框架结构和5类典型阻尼器。然后，分析了各阻尼器-结构系统在近、远场地震动下的地震响应。结果表明前方向性效应近场地震动对结构的破坏大于普通近场地震动，且均远大于远场地震动。最后，进一步对比了多遇，设防，罕遇地震动下5类典型阻尼器的减震效果，研究表明5类典型阻尼器有着不同的减震控制表现。
1. 阻尼器的设计
本文采用中国阻尼器设计规范[1]推荐的方法对五类典型阻尼器进行设计，如图1中所示。阻尼器附加给结构的有效阻尼比可按下式计算：
式中： 
为第j个阻尼器在结构预期层间位移角
下往复循环一周所消耗的能量；
为第j个阻尼器的阻尼系数；
为第j个阻尼器与水平面的夹角；
图1. 5类典型阻尼器的滞回曲线
2. 近场地震动
前方向性效应是近场地震动具有强烈破坏性的一个重要影响因素。Bray. J.D[2]等人研究了前方向性近场地震动的特性，发现由于高频地震动具有回弹性，所以前方向性近场地震地震动的速度时程曲线具有两个以上明显的脉冲，而与其相对另一种引起速脉冲的滑冲效应只有一个明显的脉冲波。图2中所述为几条地震波的速度时程曲线。
图2. 部分近场地震波的速度时程曲线图
3. 结果分析
结构-阻尼器体系的响应如图3所示，从图中可以看出前方向性效应近场地震动对结构的破坏大于普通近场地震动，5类阻尼器对结构均有较好的减震效果，在近场地震中的减震效果很差；而粘滞与粘弹阻尼器对近场的大中小量级地震均有较好的减震效果；自复位式阻尼器减震效果稳定；BRB阻尼器在地震需求较大和较小时的减震效果都不明显，但在地震需求适中时才能发挥较好的减震效果
图3. 结构层间位移角响应
说明：该科研论文工作已参与了第十届全国地震工程学术会议，并将在《地震工程与工程振动》增刊发表。
