[Dino工程]汶川人民医院减震阻尼器工程

[工程相关英文论文] http://www.dinochen.com/article.asp?id=122
[工程相关中文论文] http://www.dinochen.com/article.asp?id=196

[相关新闻]广州援建汶川项目在芦山地震中无一出现安全问题


http://news.ifeng.com/mainland/detail_2013_05/06/24960080_0.shtml

“4·20”芦山地震牵动全国人民的心。随着抗震救灾工作的深入推进，“5·12”汶川地震后重建房屋的安全情况也引发各界关注。“5·12”汶川特大地 震5周年前夕，本报记者随广州大学工程抗震研究中心专家等组成的工作队，重访离芦山地震震源只有80公里、并由广州对口援建的汶川县威州镇，发现广州援建 汶川项目无一出现安全问题，以“满分”通过了本次大震的考验。中央电视台《新闻联播》也在芦山地震后，对此进行了报道和高度评价。

[工程特点]
（1）框架结构抗震性能差，使用阻尼器改变它的抗震性能
（2）由于框架结构的变形大，阻尼器的效用发挥大
（3）采用ETABS进行阻尼器的小震，中震设计
（4）采用PERFORM-3D对带阻尼器的结构进行评估
（5）粘滞阻尼器作为“减震”工具，对改造的结构更有意见，也就是说可以在已建的框架结构中直接加上改善抗震性能。

汶川人民医院效果图



建成后的使用中的汶川医院大门


使用K型支撑布置的粘滞型阻尼器，大大增加框架结构的抗震性能。
全模型采用ETABS进行分析与设计，采用PERFORM3D进行弹塑性评估
发表论文，论文详细扫述医院结构设计，我们称这种结构体系为
带粘滞阻尼器的框架结构体系。


粘滞阻尼器的平面布置简图


[动画]阻尼器减震的效果动画展示,
youku视频: http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ3NjAxODI3Mg

[下载实例PDF]：点击下载此文件：实例19_带粘滞阻尼器的框架动力分析
[下载实例文件]：点击下载实例文件
更新时间：2013年05月01日，编辑助手：林哲

1)问题描述：
本例主要介绍采用OpenSEES对带粘滞阻尼器的钢框架进行动力分析的方法。框架的布置与截面如下图，沿X向和Y向均为两跨，跨度分别为4 m和3.5 m，共5层，层高均为3 m；所有梁截面均为H200×600×20×20，所有柱截面均为H600×600×20×20；楼板混凝土采用C30，厚度为120 mm，均布恒载和活载分别为3.5 kN/m2和2.0 kN/m2。在○2轴框架布置与粘滞阻尼斜撑，刚度为100 kN/mm，阻尼为3 kN (s/m)，阻尼指数为1。
注：Dr. Dimitrios G. Lignos (McGill University)在OpenSEES开发了Maxwell单元，运用该单元可以对粘滞阻尼器进行模拟。粘滞阻尼器的模拟建议采用Maxwell单元，而不是采用Viscous单元，Maxwell单元的收敛性较好。

6)知识点回顾：
（1）粘滞阻尼器在ETABS中的建模方法；
（2）OpenSEES的Maxwell粘滞阻尼器材料介绍
（3）OpenSEES中阻尼器单元的建模方法。

★：Ps，这个工程投入的时间与精力是最多的，有振动台试验，有风洞试验，过程中有规划院，高层所，广州大学抗震中心，汕头大学风洞等单位参与。当然花的精力大与时间多，出的成果也是很多的，期刊论文对各部分的研究都有，有阻尼器结构的风振分析的论文，有振动台试验的论文（是由广州大学的马玉宏老师写的，发表于《振动与冲击落》），也专门写抗震研究的论文，而这一篇是专门写构造与超限解决方法的，偏向工程设计方案讨论多一些，中间提到了抗震与稳定分析，稳定分析用到了Opensees的内容。这篇论文获得2009年金土木用户大会二名，当然中间做了很多的修改。
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点击下载文件：[论文]中洲二期观光门架结构设计

【中文篇名】	中洲二期观光门架结构设计
【英文篇名】	Structure design of Zhongzhou Phase Ⅱ Project
【作者】	陈学伟1，韩小雷1，文  健2，黄俊杰2，何伟球1，毛贵牛1
【英文作者】	Chen Xuewei1, Han Xiaolei1, Wen Jian2, Huang Junjie2, He Weiqiu1 Mao Guiniu1 (1 Tall Building Structure Research Institute, School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China; 2 Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute, Guangzhou 510060, China)
【作者单位】	(1 华南理工大学土木与交通学院高层建筑结构研究所，广州 510640； 2 广州市城市规划勘测设计研究院，广州 510060）
【文献出处】	建筑结构 ,  Building Structures, 编辑部邮箱 2010年10期  期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	高层连体结构；基于性能的抗震设计；风振时程分析；粘滞阻尼器；稳定分析
【英文关键词】	connected tall building structure; performance based seismic design; wind-induced vibration time-history analysis; vicious damper; stability analysis
【摘要】	广州中洲二期观光门工程整体结构属于体型复杂的超限结构。结合结构设计理念，在设计中采用了基于性能的抗震设计方法，利用多种分析手段验证不同水准下结构的抗震性能，包括小震弹性验算、中震弹性及中震不屈服构件验算，以及罕遇地震下的弹塑性时程分析。参考振动台试验，提出合理的结构抗震设计措施。同时，根据工程的风洞试验结果进行不同风向角下的风振时程分析，进行合理的结构抗风设计。还研究了粘滞阻尼器的设置对结构在内力、变形、加速度及能量方面的控制效果。通过以上及结构整体稳定、温度效应、楼板振动等大量计算分析，对结构提出了相应的超限设计措施，使结构能够更好地实现预定的性能目标。
【英文摘要】	Zhongzhou Phase Ⅱ Project is an ultra-limit structure with hybrid structure system and complicated structural shape. Design idea of performance based seismic design was presented Seismic performance of the structure under different level of ground motion was analyzed and verified by different methods, such as elastic analysis under frequent earthquake, un-yield and elastic verification of structure element under medium earthquake and inelastic dynamic time-history analysis under rare earthquake. Taking result of shaking table test as a reference, reasonable enhance measures of seismic design were suggested based on analysis results. Meanwhile, wind-induced vibration time-history analysis under different wind directions based on wind tunnel test was applied and comfort problem can be well resolved. The vicious dampers’ control effect on inter force, deformation, acceleration and energy dissipation of the structure was also studied. By means of analysis methods mentioned above and other plenty analysis of the whole structure stability, temperature effect, floor vibration and so on, relevant measures of ultra-structure design were suggested and the performance objective of the structure can be well realized. Keywords: connected tall building structure; performance based seismic design; wind-induced vibration time-history analysis; vicious damper; stability analysis
【基金】	华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究项目（2009ZA04），“十一五”国家科技支撑计划项目（2009BAJ04A12）
【DOI】	CNKI:SUN:DGGC.0.2009-06-012
【更新日期】	2010-10-29
【分类号】	TU352.11

备注：这是一篇由我们华南理工大学高层研究所与广州大学抗震研究中心合作的一篇论文，论文主要是讲述中洲的振动台试验，该试验是我参与的第一个振动台试验，试验部分的内容由广州大学完成，我们主要是进行中洲结构的抗震分析与性能研究，已发表了若干论文，这篇论文是对试验的情况的补充。在这里感谢完成试验的谭平老师，马玉宏老师及金建敏老师。

点击下载此文件：高层钢-混凝土组合门式结构消能减震体系模拟地震振动台试验研究

【中文篇名】	高层钢-混凝土组合门式结构消能减震体系模拟地震振动台试验研究
【英文篇名】	Shaking table test study of earthquake simulation on a high-rise portal-shaped steel-concrete hybird building with viscous dampers
【作者】	马玉宏; 金建敏; 韩小雷; 谭平; 陈学伟; 沈朝勇; 黄襄云; 陈建秋; 任珉;
【英文作者】	MA Yu-hong1/a>; JIN Jian-min1/a>; Han Xiao-lei2/a>; TAN Ping1/a>; CHEN Xue-wei 2/a>; SHEN Chao-yong1/a>; HUANG Xiang-yun1 CHEN Jian-qiu1 REN Min1（1.Earthquake Engineering Research & Test Center/a>; Key Laboratory of Seimic Controal and Structural Safety/a>; Guangzhou University/a>; Guangzhou 510405/a>; China/a>; 2.Tall Building Structure Research Institute/a>; State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science.South China University of Technology.Guangzhou 510640/a>; China）/a>;
【作者单位】	广州大学工程抗震研究中心广州大学减震控制与结构安全重点实验室; 华南理工大学高层建筑结构研究所华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	振动与冲击 , Journal of Vibration and Shock, 编辑部邮箱 2010年 06期   期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	粘滞阻尼器; 钢-混凝土组合结构; 高层建筑; 门式结构; 振动台试验;
【英文关键词】	viscous damper; steel-concrete hybrid buildings; high-rise building; portal-shape strucrue; shaking table test;
【摘要】	对一幢复杂高层钢-混凝土组合门式结构消能减震体系的1/30缩尺模型进行了模拟地震振动台试验,深入研究了该结构的动力特性和地震反应特征,通过比较验证了粘滞阻尼器的减震效果。结果表明:结构整体空间作用显著,两座塔楼之间扭转反应较大。有、无阻尼器结构的各项反应基本满足抗震规范的要求;从平均意义上讲,阻尼器对整体结构的位移反应有一定的控制效果,对结构高空连廊的位移和两座塔楼之间的扭转反应控制效果较好。
【英文摘要】	In the paper,a 1/30 scale model of high-rise portal-shaped steel-concrete hybird building with viscous dampers was tested on shaking table to study the dynamic characteristics,seismic responses and the effect of dampers on seismic behaviors of the structure.Test results show that the torsion responses between tower 1 and tower 2 is obvious,yet the seismic response of the whole structure meets the code requirement.The dampers play an important role in energy dissipation,and the displacement of the high-altit...
【基金】	国家自然科学基金重大研究计划重点项目(90815027);; 建设部科技计划项目(05-K1-39,2007-K5-06);; 广州市属高校科技计划项目(62016,08C053)资助
【DOI】	CNKI:SUN:ZDCJ.0.2010-06-034
【更新日期】	2010-07-19
【分类号】	TU352.1

2009年12月15日至19日去香港参与ICASS国际会议，由香港理工大学举办，在海逸五星酒店召开。内容主要是钢结构的相关研究，我平时的研究钢结构这部分比较少，主要就是2007与2009年两次钢结构足尺框架的试验分析比赛的内容。我把2009年的比赛的分析方法写成论文发表于IJSSD的会议论文集上。会议上学到了很多东西，也认识了一些牛人，从报告中发现，宏观单元不但是混凝土中用了，在分析钢结构的屈曲问题也用到，如GBT单元，可以通过截面屈曲模态去计算整体屈曲变形，简直是神乎奇技，认识了罗马尼亚的教授，也是搞宏观单元编程的，谈了很多。最后一天，我为我的论文做了报告，是关于带阻尼器的钢框架弹塑性分析的。开完会，还去了侯家健博士的公司PT-Group，做了一个关于Perform-3D的介绍。以下是一些照片


Dec 15 2009, I went to Hong Kong for the ICASS conference, It's hold by HK Poly University, In Harbor Plaza Hotel. The main content of the conference is about steel structures, it's not my major. I just have a less research of it, in the 2007 and 2009 blind analysis contest. I wrote a paper about the methodlogy of blind analysis contest 2009, and published in IJSSD proceeding. I learned a lot of thing on the conference, such as used in steel buckling analysis marco element theory, named GBT (generalize beam theory), it can predict  the global buckling modal including local buckling modal, it's amazing. then, I meet a professor form Roumania, He also have some researches on marco element, we talk a lot. Last day, I had my own presentation about my paper, the analysis of steel frame with viscous dampers. After the conference, me and Dr. Huang went to Dr. Hou's company, named Pt-Group, had a presentation about the use of perform-3D software. Now, I am back. Here is some photos.

点击下载文件：[论文]粘滞阻尼器在连体高层结构中的抗风减振效果 

【英文篇名】	Wind-induced Response Analysis on a Connected Tall Building Structure with Viscous Damper
【作者】	陈学伟,韩小雷,毛贵牛,季静
【英文作者】	Chen Xue-wei1,2,Han Xiao-lei1,2,Mao Gui-niu1,Ji Jing1,2
【作者单位】	华南理工大学土木与交通学院; 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	土木建筑与环境工程 , Journal of civil, Architectural and Environmental Engineering, 编辑部邮箱 2009年 05期
【中文关键词】	结构  动力荷载  风工程  时程分析  粘滞阻尼器  高层结构  风洞试验  风致响应
【英文关键词】	wind-induced vibration; time-history analysis; viscous damper; connected structure
【摘要】	主要研究设置粘滞阻尼器的连体高层结构风振响应及风动力荷载作用下粘滞阻尼器对结构内力、变形、加速度及能量耗散的控制效果。根据连体高层结构刚性模型的风洞试验，得到风压系数时程数据。通过编制基于风洞试验的风荷载时程处理程序WINDHIST V2.0，可将风洞试验数据进行处理并导入有限元程序进行风振时程分析。对连体高层结构进行多工况风振时程分析，结果显示：设置粘滞阻尼器能减小连体结构内力及变形，内力的控制效果优于变形的控制效果。连体结构顶部加速度是由脉动风的动力效应引起，粘滞阻尼器能有效地控制结构顶部楼层加速度。
【英文摘要】	This Paper involves wind-induced vibration analysis of a connected tall building structure with viscous damper. The control effect of viscous damper in several respects, such as internal force, deformation, acceleration and energy under dynamic wind load is studied. Firstly, wind pressure time-history data is gained from the wind-tunnel test of the structure model, and then a wind load processing program WINDHIST V2.0 based on wind tunnel test is programmed, by which wind pressure data can be processed and inputted into FEM program. Thus wind-induced vibration time-history analysis under various cases could be realized. The results show that both the internal force and deformation of the connected structure with viscous damper can be decreased, while the effect of the former is more obvious than the latter. The acceleration at the top of the connected structure caused by dynamic response of fluctuating wind can be controlled effectively by viscous damper.
【基金】	亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究课题基金（C708086z）
【DOI】	CNKI:SUN:DGGC.0.2009-04-011
【更新日期】	2009-11-20

两年一度的日本防灾科技研究所主办的振动台试验分析比赛(BLIND ANLAYSIS CONTEST)第二届成功举办。

这比赛的主要目是促进结构弹塑性分析计算机方法的发展。在上一届分析比赛中，各国学者使用不同的构件单元理论（主要是以宏观单元理论为主）对结构进行分析，将分析结果在14WCEE发表了，使我大开眼界，在14WCEE的会议上我认识了很多新方法新理论，包括CSA分析法（混合数值模拟）。上次比赛我也获得了一点好成绩。2009年的这一次比赛同样采用钢框架结构，不同之处是加了粘滞阻尼器和钢阻尼器（也称防屈曲支撑），使结构动力分析上增加了一些难度。本来想采用我熟悉的OPENSEES进行分析，但发现在粘滞阻尼器的分析结果上有些问题，因此，我采用工程商业程序PERFORM-3D进行分析。这次分析大约花了1个月的时间，仔细的建模，终于今天向网站提交了结果，轻松了一口气。

perform-3d模型,大大提高了模型的复杂程度

这个比赛非常有意义，有以下三种收获：第一，学习弹塑性分析方法及理论，第二，采用OPENSEES与PERFORM，并进行对比，第三，为了方像PERFORM-3D的建模，采用ETABS TO PERFORM-3D程序，并进行一定的改良，ETABS TO PERFORM-3D现在变成可以导出OPENSEES了，以后大大方便了OPENSEES的建模。

Etabs to Perform-3D程序提供了OPENSEES的输出接口.

中洲超限报告终于完成了！！
这是一个耗时最长的超限工程了。做了很久,在2007年就开始准备了，这个过程中学习了风振时程分析、楼板振动分析、基于性能的抗震分析、OPENSEES、PERFORM-3D都在这个工程上用得上，在这个过程中学到了很多东西，这是我参与的第三个超限了。贴上几个图在博客上面先。中洲观光门结构主要由四部分组成：左塔楼，右塔楼，高空连廊及低空连廊。结构布置示意图如图所示。结构形状复杂，还进行了风洞试验，试验模型如图所示。

对中洲结构进行多种分析，其中比较重要的分析包括以下几种，都具有一定的创新性：
(1)基于风洞试验数据风振时程分析
(2)基于OpenSEES的结构稳定分析
(3)基于PERFORM-3D的结构弹塑性时程分析
为了进行风振时程分析，特意开发了接口汕头大学风洞试验室与建研院试验室数据接口的基于风洞试验的风振时程荷载处理程序，程序界面如图所示。

升级开发了ETABS TO PERFORM-3D的程序 ETP，现在升级至1.1版本，能成功导入类似中洲这种形式的结构，增加型钢梁柱截面，能准确地导入荷载与自重。下图为ETP v1.1版本的程序界面。
导入PERFORM-3D后，如下图所示。里面带有粘滞阻尼器单元，本分析对结构进行了有控与无控，Y方向七条地震波的时程分析，共14个工况，通过分析得到结构在大震作用下的响应。
这个是PERFORM-3D在结构抗震中的工程应用的第二个实例了，之前做了一个天朗海峰的超高层结构。
由于塔楼的高宽比较大，专家担心会出现稳定问题，本分析除了采用SAP2000进行线性屈曲模态分析以外，还第一次采用了OPENSEES程序对结构进行几何非线性分析。通过面向对象语言写了一个粗糙的图形界面来显示结构的几何非线性行为，如下图所示。
在做这个工程的分析的过程中学到了很多东西，也总结了很多东西，有机会将在以后的博客上写关于这个工程详细的东西，特别很多网友很关心ETP程序的进展，该程序正在发展中，其实还存在很多BUG，在慢慢的正消灭BUG，同时增加新的功能。详细的分析方法将会整理成论文发表至国内或国外的学术期刊，请大家以后多多关注。

中洲观光门结构振动台试验
今天中洲观光门结构站振动台试验顺利完成，在广州大学的谭平老师，马玉宏老师，金建敏老师及陈建秋老师的努力下，准备了4个月的振动台试验终于完成了。作为分析小组的我们，看着自已设计的简化模型从电脑分析设计，到现场施工制作，直至振动台试验的完成，心里充满了喜悦。很难得的工程与科研的机会给我们这群小子遇上了。我们的分析小组，包括我，林生逸，吴培烽与毛贵牛四人在韩小雷才师及郑宜师兄的指导下，完成模型的分析与设计，最后协助广州大学完成试验方案。该结构非常复杂，包括以下特点：连体结构，高宽比大，钢混组合体系，异形墙肢，带粘滞阻尼器等等。虽然完成的试验，但后续的分析设计工作仍然需要继续，有试验资料作为辅助，可使工程分析更有信心。
The shaking table test of Zhongzhou Gate is finished today. With the help of Prof. Tang, Mrs. Ma, Mr. Jing and Mr. Chen, the test which is prepared for four month is finished perfectly. We, the other three students of my director and I, are the analysis team of the structure. Our job is to simulate the structure in computer, to analyze it, to design the model of it, to help the workers to build the model. When I saw the small scale model of the structure on the shaking table in the lab, I feel so happy. I think that is a very precious engineering experience and research opportunity for us. Under the direction of my professor, Mr. Han, we finally finished the test scheme and helped the lab of Univ. of Guangzhou to carry out. By the way, the building structure is very complicated, such as thin-and-tall, special-shape-pier, steel and concrete composite system, and viscous dampers. The test is over, however, the analysis and design work after the test should be continue. With the information and database of the test, we get more confidence for the analysis of engineering design.
更多的试验照片请看我的相册：http://www.dinochen.com/LoadMod.asp?plugins=album&class=11


工程分析小组：毛贵牛（风振分析）+陈学伟（总分析）+吴培烽（构件分析）