耗能减震技术的研究、应用与发展

浅谈消能减震技术消能减震技术是一种利用材料的变形和摩擦来减少或消除冲击能量的技术。

它在工程领域发挥着重要作用，能够有效地保护设备和结构免受外部冲击的影响。

本文将就消能减震技术的基本原理、应用领域和发展趋势进行浅谈。

消能减震技术的基本原理是利用材料的弹性和耗能特性来减少外部冲击能量的传递。

常见的消能减震材料包括聚合物、金属和复合材料等。

这些材料具有一定的弹性，当受到外部冲击力时能够发生形变，并通过内部结构的摩擦和阻尼来消耗能量。

这样一来，外部冲击力的传递就会得到有效地减缓，从而保护设备和结构不受损。

消能减震技术在众多领域都得到了广泛的应用，包括建筑工程、航空航天、交通运输等。

在建筑工程中，消能减震技术可以通过设置减震支座或减震结构来减少地震或风力对建筑物的影响，从而提高建筑物的抗震性能。

在航空航天领域，消能减震技术可以用于飞机主起落架和座舱的设计，有效地保护飞机和乘客免受起降冲击的影响。

在交通运输领域，消能减震技术可以用于车辆的减震系统和轨道交通设施的设计，提高车辆和轨道设施的抗震性能，保障交通运输的安全和稳定。

随着科学技术的不断发展，消能减震技术也在不断创新和进步。

一方面，随着材料科学和工程技术的进步，新型的消能减震材料不断涌现，具有更高的弹性和耗能性能，可以更有效地减少外部冲击能量的传递。

随着计算机仿真技术和数字化设计技术的发展，消能减震技术的设计和优化也变得更加精确和高效。

通过数字化设计和仿真分析，可以更准确地预测材料的弹性和耗能特性，从而优化消能减震系统的设计方案，提高抗震性能和使用寿命。

消能减震技术是一种非常重要的工程技术，能够有效地保护设备和结构不受外部冲击的影响。

随着科学技术的不断发展，消能减震技术也在不断创新和进步，将会在更多的领域得到应用，并发挥更为重要的作用。

相信随着技术的进步和发展，消能减震技术将会为人们的生活带来更多的安全和便利。

浅谈消能减震技术消能减震技术是一种应用于工程领域的技术手段，旨在减轻地震、爆炸、风暴等自然灾害和人为原因造成的冲击力，保护建筑和设施的完整性和耐久性。

本文将从消能减震技术的原理、应用领域以及发展前景等三个方面进行浅谈。

消能减震技术的原理主要基于能量转换和耗散。

在遭受冲击力时，消能装置通过吸收和转换能量，将冲击力转化为热能、声能和其他形式的能量，并分散和降低强度，从而达到减震的目的。

常见的消能减震技术包括弹簧阻尼器、液体阻尼器、摩擦阻尼器等。

这些技术在建筑和桥梁等工程中得到广泛应用，有效减轻了冲击力对结构物的破坏。

消能减震技术的应用领域非常广泛。

在建筑领域，消能减震技术可以用于高层建筑、地铁隧道、桥梁等结构物的抗震设计，提高抗震能力和安全性。

在核电站和石油化工厂等工业领域，消能减震技术可以提高设施的抗震能力，减少事故风险。

消能减震技术还可应用于地铁、高速铁路等交通工程，提升运输设施的安全性和舒适性。

消能减震技术的发展前景非常广阔。

随着人们对建筑和设施安全性要求的提高，消能减震技术将得到更广泛的应用。

通过减少震动和冲击力对结构物的影响，消能减震技术可以延长结构物的使用寿命，减少维护成本。

随着技术的不断进步和创新，消能减震技术的效果和性能也将不断提高，进一步推动其在工程领域的应用。

消能减震技术也面临着一些挑战和问题。

该技术的成本相对较高，导致在一些经济发展不发达地区应用较少。

消能减震技术在设计和施工过程中需要严格控制，一旦设计或施工出现问题，会导致设施的抗震性能下降。

消能减震技术的使用寿命也需要考虑，随着时间的推移，其性能可能会逐渐降低。

消能减震技术是一种能够有效减轻地震、爆炸等冲击力对结构物的破坏的技术手段。

其原理基于能量转换和耗散，应用领域广泛，并且具有良好的发展前景。

该技术也面临一些挑战和问题，需要进一步研究和改进。

随着人们对建筑和设施安全性要求的不断提高，相信消能减震技术在未来会有更广泛的应用。

浅谈消能减震技术消能减震技术是一种可以减小地震灾害对建筑物和结构物造成的破坏和伤害的技术。

它通过改变建筑物和结构物的固有频率，使其能够吸收和消散地震能量，从而降低震动的峰值加速度和振动破坏的可能性。

本文将从消能减震技术的发展历程、原理和应用前景等方面进行探讨和分析。

一、消能减震技术的发展历程消能减震技术最早可以追溯到十九世纪末，当时日本发生了一系列的大地震，给日本社会带来了严重的破坏和伤亡。

为了应对地震的威胁，日本开始研究和开发各种地震减震技术。

最早的减震技术是基于金属的弹簧和橡胶材料的使用，用于减小地震引起的建筑物的振动。

随着科技的发展和经验的积累，消能减震技术逐渐得到完善和提高。

二、消能减震技术的原理消能减震技术的基本原理是利用减震器将地震能量转化为其他形式的能量，从而减小地震引起的建筑物的振动。

减震器可以分为几种类型，包括摩擦式减震器、液体减震器和液压减震器等。

液压减震器是一种常用的减震器。

它包含有液体和防尘套，液体的粘滞性能使得建筑物的振动能量被转化为液体内部的摩擦热，并通过液压系统将热能排除。

三、消能减震技术的应用前景随着全球经济的发展和城市化进程的加速，越来越多的高层建筑和大型结构物被建造出来。

这些建筑物和结构物面临着地震带来的巨大破坏的风险。

消能减震技术的应用前景非常广阔。

它可以减小地震灾害对建筑物和结构物的破坏和伤害，提高建筑物的抗震性能，保护人们的生命财产安全。

四、消能减震技术的优缺点消能减震技术有很多优点。

它可以减小地震灾害对建筑物和结构物的破坏和伤害，提高建筑物的抗震性能。

它可以降低建筑物的震动峰值加速度，保护人们的生命安全。

消能减震技术还可以降低建筑物的振动噪声，提高居住和工作环境的舒适性。

消能减震技术也存在一些缺点。

消能减震技术的成本较高，需要投入大量的人力和物力。

消能减震系统的设计和施工都需要高度的专业知识和技术，缺乏相关的经验和技术人才可能会影响其实施效果。

消能减震技术虽然可以减小震动峰值加速度，但不能完全消除地震对建筑物和结构物的破坏，仍然需要采取其他的防震措施来进行综合防护。

浅谈消能减震技术消能减震技术是一种可以大幅度降低结构物受地震或其他外部力作用时的振动，减小结构物的损伤程度的技术方法。

近年来，随着科技的不断进步，消能减震技术已经得到了广泛应用并取得了显著的效果。

本文将对消能减震技术进行浅谈，并分析其原理和应用。

消能减震技术的原理是通过在结构物中设置一定的消能元件，将能量吸收、消耗或者转化为其他形式，从而减少结构物受到的震动能量。

常用的消能元件包括摩擦阻尼器、液体阻尼器、弹簧阻尼器等。

这些元件根据自身特性，可以消耗和转化来自地震或其他外界力的能量，并将能量释放到结构物周围的介质中，从而减小结构物的振动。

摩擦阻尼器是一种常用的消能元件，它主要通过摩擦力来吸收和消耗结构物的振动能量。

常见的摩擦阻尼器包括摩擦型阻尼器和剪切型摩擦阻尼器。

摩擦型阻尼器利用两个相对滑动的摩擦面之间产生的摩擦力将振动能量转化为热能，从而减小结构物的振动。

剪切型摩擦阻尼器则利用金属板材的剪切变形来吸收和耗散振动能量。

液体阻尼器是一种利用流体的黏性阻尼特性来吸收振动能量的消能元件。

液体阻尼器的工作原理是通过液体流动的黏性耗散能量来减小结构物的振动。

液体阻尼器通常由液体和容器组成，通过控制液体流动的速度和阻尼液体的黏性，可以调节阻尼器的消能效果。

弹簧阻尼器是一种通过调控结构物的弹簧刚度和阻尼器的阻尼特性来减小振动的消能元件。

弹簧阻尼器利用弹簧的弹性特性将振动能量转化为弹簧的应变能，并通过阻尼器将能量释放到结构物周围的介质中，从而减小结构物的振动。

近年来，消能减震技术在高层建筑、桥梁、核电厂、地铁隧道等领域得到了广泛应用。

消能减震技术不仅可以降低结构物受地震或其他外部力作用时的振动，还可以大幅度减小结构物的损伤程度，提高结构物的安全性和稳定性。

消能减震技术还可以提高结构物的自振周期，降低结构物的固有频率，从而减小结构物受到的激励力，进一步提高结构物的抗震性能。

减震\隔震原理及在抗震技术中的研究与应用【摘要】：传统的抗震技术主要依靠提高结构自身的承载能力及变形能力抵抗、消耗地震能量，立足于“抗”，其目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

减震、隔震的研究，可实现由“抗”到“控”这一减震防灾观念的重大转变，更可以发挥设计者的主观能动作用，通过调整结构的刚度、阻尼、质量分布或对结构施加外力，可以控制结构的地震反应，从而保护结构安全及建筑功能，避免造成重大的人员伤亡和经济损失。

【关键词】：主动控制被动控制减震隔震Abstract: The traditional earthquake-proof techniques mainly rely on the improvement of the self bearing capacity and deformation capacity to resist and consume the earthquake energy, based on “resistance”, with the goal of “in the minor can not be destroyed, in the medium can be repaired, in the large should not collapse”. The study of the earthquake alleviation and separation can realize the transformation of the consepts from “resistance” to “control”, and a access for the designers to play their subjective initiative. Through the adjustment of the stiffness, damping, mass distribution of the structure or the external forces imposed on the structure, the earthquake reaction of the structure can be controlled, so as to protect the security of the structure and the building functions to avoid the significant casualties and economic losses.Key words: active control; passive control; earthquake alleviation; earthquake separation一、研究起因在目前所知的所有振动中，地震产生的振动从力度、能量来说是最大的，从破坏后果、产生灾害等方面来说是最严重的。

耗能方案性能来抵御地震作用的，即由结构本身储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防标准，小震不坏，可能无法满足安全性的要求；另一方面，在满足设计要求的情况下，结构构件的尺寸可能需做得很大木工程领域新兴一种新型的抗震方式——结构振动控制，即对结构施加控制机构，由控制机构和结构半主动控制和混合控制。

是由控制装置随结构一起振动变形而被动产生的。

被动控制可分为基础隔震技术、耗能减震技术和吸是由控制装置按某种控制规律，利用外加能源主动施加的。

主动控制系统由传感器、运算器和施力作术。

主动控制有主动拉索系统（ATS）、主动支撑系统（ABS）、主动可变刚度系统（AVSS）、主动质期开始研究主动控制。

目前，主动控制在土木工程中的应用已达30多项，如日本的Takenaka实验控制力虽也由控制装置自身的运动而被动的产生，但在控制过程中控制装置可以利用外加能源主动调置、半主动TMD、半主动力触动器、半主动变刚度装置和半主动变阻尼装置等。

主动控制，或者是同时应用不止一种的被动控制装置，从而充分发挥每一种控制形式和每一种控制装：同时采用AMD和TMD的混合控制系统、主动控制和基础隔震相结合的混合控制系统以及主动控制和京的清水公司技术研究所。

，但由于建筑结构体形巨大导致所需的外加能源较大，加之控制装置的控制的算法比较复杂，而且存好，容易实现，目前发展最快，应用最广，尤其是其中的基础隔震技术已相当成熟，并得到了一定程主动控制低廉，而且不需要较大的动力源，因此其具有广阔的应用和发展前景；混合控制综合了某几和耗能减震技术。

置控制机构来隔离地震能量向上部结构传输，使结构振动减轻，防止地震破坏。

目前研究开发的基础和混合隔震等。

近年来，越来越多的国家开展了基础隔震技术的研究，因此，隔震技术也得到了飞速：日本94栋，美国21栋，中国46栋，意大利19栋，新西兰16栋，已采用了基础隔震技术。

最近有使结构的振动能量分散，即结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配，从而达到减小主结构振尼器（TLD）；（3）质量泵；（4）液压—质量控制系统（HMS）；（5）空气阻尼器。

消能减震技术的发展及应用摘要：地震是一种威胁人们生命和财产安全的具有破坏性的自然灾害。

采用传统的抗震方法无法满足人们对安全性的要求，消能减震技术因其概念简单、减震机理明确、减震效果显著、应用范围广等优点获得广泛应用。

文章介绍了消能减震技术的基本原理以及发展过程，并通过介绍消能器的种类及其工程应用实例说明其消能减震作用，从而为该技术的应用和发展提供参考。

关键词：消能减震；阻尼器；抗震0 引言地震是一种普遍存在的破坏性极强的自然灾害，罕遇的大地震会给建筑物及构筑物带来严重的破坏，对人们的生命和财产安全造成极大的威胁。

所以在建筑结构设计中如何防止地震作用下建筑物的破坏就显得尤其重要。

传统的抗震结构设计方法是一种被动消极的抗震对策，而消能减震结构能更好实现结构抵抗地震作用能力的提升。

近年来，消能减震技术因其概念简单、减震机理明确、减震效果显著、应用范围广等优点获得广泛应用。

本文对消能减震技术的发展与应用成果进行总结，为下一步消能减震技术研究和发展提供参考。

1 基本原理消能减震结构是将减震控制的设计思想运用在结构抗震设计上。

它通过在原结构的某些部位（一般为相对变形较大处）附加一个消能减震装置，如柱间、剪力墙、相邻建筑间等设置消能器，与原结构形成一个新的消能体系。

在这个体系中，附加的消能减震装置承担耗散了地震输入能量的90%，大大减小地震对原结构的作用，从而有效地减轻了主体结构在地震中所受的损害。

2 国内外发展过程上世纪70年代新西兰学者Kelly[1]等人提出了被动耗能减震的概念，从而开始了对消能减震结构的研究。

1972年美籍华裔学者姚治平[2]进行了结构振动控制的理论研究。

同时，日本学者Kobori[3]等在控制地震反应方面做了大量的研究，提出了主动变刚度的地震反应控制思想。

国内对消能减震结构设计的引入稍晚。

20世纪70年代末，我国学者[4]开始对结构消能体系进行研究，建成数栋设有消能支撑的钢筋混凝土厂房结构，并自此一直致力于消能减震技术的研究工作和工程实践应用。

浅析消能减震技术的应用【摘要】地震是一种突发性强、破坏性大的自然灾害，给社会带来巨大的经济损失和人员伤亡。

消能减震技术因其技术成熟，施工方便，减震效果明显等特点应用日益广泛。

本文简单论述了消能减震技术的原理，重点论述了不同消能减震技术的特点及消能减震技术设计流程。

【关键词】地震消能减震设计流程引言传统抗震技术在计算理论和抗震方法上以抗为主，采用“强化”结构的方法，依靠增加构件刚度来提高结构的抗震性能。

地震发生时，由于结构刚度较大，结构地震反应沿着高度从下向上逐层“放大”，造成结构地震反应的加剧，在高烈度区会大幅增加造价，在经济上的代价很高。

地震工程界通过对大量建构筑物的震害调查，对建筑结构的抗震安全性进行总结和反思，分析了传统结构抗震技术的优缺点和存在的问题，突破了传统结构抗震设计依靠结构自身强度刚度和延性来消极抵御地震和环境作用的技术路线，提出了结构减震控制概念，开辟了解决工程抗震问题的一个新途径。

而消能减震技术通过增加耗能构件改变建筑物的动力特性从而提高建筑物的抗震性能，即降低了工程造价又能保证结构的安全性。

1.消能减震技术概论消能减震技术即通过附加消能减震装置与原结构组成一个新的结构系统，原结构和附加的消能减震装置均为这一新结构系统的子结构。

从动力学观点来看，是通过增加结构阻尼，从而减少结构在风和地震作用下的反应；从能量的观点来看，是将地震输入结构的能量引向设别设置的装置加以吸收和耗散，使得原结构承受的地震作用显著减小，从而保护主体结构的安全，减轻主结构的损伤程度。

结构消能减震技术是一种积极的、主动的抗震手段，不仅改变了结构抗震设计的传统概念、方法和手段，而且使得结构的舒适度、抗震能力和灾害防御水平大幅提高。

消能减震装置产品安装、施工难度小，工期影响小。

适用范围广阔，几乎没有限制，适用于钢筋混凝土结构、钢结构、木结构等结构，可以用在建筑、桥梁、构筑物中抗震、抗风等，也适用于新建建筑及建筑抗震加固。

浅谈消能减震技术消能减震技术是在建筑、桥梁、机器设备、汽车和船舶等领域应用广泛的一种技术。

它的主要作用是通过减少结构物受到的震动破坏、降低噪音和防止人员和设备受到伤害。

本文就从原理、分类、应用和发展趋势等方面，对消能减震技术进行了简单的介绍和分析。

一、原理消能减震技术的原理是将结构物的动能转换为各种形式的能量，将其消耗掉。

根据结构物的不同特点，可以采取多种策略进行消能，包括压缩弹簧、粘滞阻尼、摩擦阻尼、液体阻尼、机械阻尼等。

其中，压缩弹簧消能是将结构物的动能转换为弹簧内能和弹性势能，通过弹性形变和弹丸的自由振动来消耗能量。

而粘滞阻尼则是通过黏滞材料的粘滞摩擦来消耗能量，摩擦阻尼则是将结构物静止摩擦力和动态摩擦力相结合，通过与随机震动进行干涉来消耗能量。

液体阻尼则是通过搅动粘稠液体来增加阻力，并将机械能转换为热能和流体能量。

机械阻尼则是通过机械结构的摩擦作用来消耗能量。

二、分类消能减震技术可以根据结构物的不同特点进行分类，包括水平消能、垂直消能、地震消能、风震消能和振动控制等。

水平消能指的是在结构物受到水平力时，通过采用摩擦阻尼、压缩弹簧等技术来消耗能量。

垂直消能则是在结构物受到垂直力时，通过采用弹簧减震、液体减震等技术来消耗能量。

地震消能是指在地震发生时，通过将能量转移或消耗掉来从根本上减少结构受损程度。

风震消能则是指在楼房受到自然风力或人工风机的作用时，通过消耗风荷载能量来减小结构物的摆振力。

振动控制则是指通过采用主动控制或半主动控制等技术来减少结构物的振动。

三、应用消能减震技术在建筑、桥梁、机器设备、汽车和船舶等领域应用广泛。

例如，高层建筑可以采用摩擦阻尼器、拉杆弹簧、液体阻尼器等技术来减少地震时的损失和振动。

桥梁可以采用拉杆弹簧、阻尼器、球形隔震器等技术来减少风振和车辆荷载带来的影响。

机器设备可以采用弹簧减震、液体减震等技术来减少震动和噪音。

汽车可以采用适当的减震器、动力系统和悬架系统来减少行驶时产生的震动。

建筑消能减震技术的发展和应用摘要：近四十年来，随着消能减震技术的逐渐成熟，消能减震技术得到了广泛的关注和研究并取得了丰硕的成果。

综述了结构消能减震技术与各种阻尼器的研发和应用，为结构抗震设计、工程项目应用和消能减震技术的发展提供参考。

关键词：抗震设计；消能减震；阻尼器引言地震是一种破坏力极强的自然灾害，传统的建筑结构抗震设计是传统“硬扛”的理念，通过增加结构构件截面及配筋，从而增强结构的强度和刚度，提高结构本身的抗震性能，满足抗震设防标准，是一种被动的抗震对策。

消能减震技术以柔克刚，调整了结构的动力性能，减小了地震响应，从而起到保护建筑结构及结构内部设备等的作用。

自消能减震技术被引入土木工程领域以来，国内外学者对其进行了全面而深入的研究，开发了大量的消能减震装置。

性能试验，结构设计理论，工程应用实际取得了丰硕的成果，已经逐步成为结构抗震设计的一股新的潮流。

1 消能减震设计概述消能减震技术主要是通过消能器的设置来控制预期的结构变形，在新建结构或既有结构中设置阻尼器耗能设备，通过局部变形提供附加阻尼，延长结构的自振周期，显著增强结构在地震作用下的耗能能力，进而减弱结构响应，提高结构的抗震性能，减少地震对结构及附属设备的破坏，当遭遇高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，不会发生丧失使用功能的破坏[1]。

消能减震技术是一种积极主动的抗震方法，抗震概念简单，减震机理明确，相比传统的抗震设计有如下优点：①安全性高，消能减震技术在大震工况下，耗能能力强，迅速衰减结构的地震反应。

②经济性好，消能减震技术以柔克刚，可以减少解结构截面及配筋，减少剪力墙的设置，可以节约造价10%~20%。

③适用范围广，传统抗震结构主要适用于新设计的建筑或者构筑物而消能减震结构不仅适用于新建结构，也适用于既有建筑的抗震性能改造加固；不仅适用于一般结构，也适用于重要结构的抗震设计。

减震设计理念在抗震设计过程中尤为重要。

在抗震结构设计要综合多方面因素全面考量，相关设计人员要全面掌握基于减震结构原理与建筑材料性能，在此基础上利用相关方面的理论知识对建筑结构进行综合设计，以此确保减震性能良好。

消能 装置选择
消能装置 布置位置
消能装置 布置数量
子框架设计
整理课件
22
设计地震
设计要求
无消能器结构的分析和设计
确定结构所需的阻尼比 或
选择合适的消能器位置
计算消能器的刚度和阻尼
消能减震结构的分析
否 足够的阻尼比
是 结束
否 满足结构特性
整理课件
设 计 流 程
23
4.1 消能减震结构的概念设计
整理课件
19
3.6 复合型耗能器
1．在同一种耗能机制下，可利用多个耗能元件协 同工作共同耗能； 2．在同一种耗能（阻尼）减震器中，综合利用不 同的耗能机制共同耗能；即耗能（阻尼）减震器 同时利用两种或两种以上的耗能方式耗能；
3．耗能（阻尼）减震器应具有多道耗能减震防线 （或多级耗能元件）；
4．具有良好的变形跟踪能力，其承载和耗能能力 具有随变形增大变化的自适应能力。
常见的粘滞耗能器主要有： 缸式粘滞流体耗能器 粘滞阻尼墙 圆筒式粘滞耗能器
整理课件
10
3.2 粘弹性阻尼器
整理课件
11
3.3 钢阻尼器
金属耗能器根据金属材料的不同可分为钢 耗能器、铅耗能器和形状记忆合金耗能器。 钢耗能器又包括软钢制成的耗能器和低屈 服点钢制成的耗能器。
整理课件
12
3.3.1 软钢耗能器
板式垫片 垫片
蝶形垫片
外板 摩擦面
外板
刹车片
中板
整理课件
不锈钢板
14
（1）板式摩擦耗能器
整理课件
15
（2）钢管摩擦耗能器
整理课件
16
3.5 防屈曲耗能支撑
整理课件
17

浅谈消能减震技术
消能减震技术是一种应用于建筑、工程、交通运输等领域的技术，能够减轻震动对结
构物或设备的影响，保护人们的生命财产安全。

本文将从消能减震技术的原理、应用领域
和发展前景三个方面进行浅谈。

消能减震技术的原理是利用减震器将结构物接受的振动能量吸收或转换成其他形式的
能量，从而降低地震等外力带来的冲击和振动。

减震器主要有摆式减震器、摇摆梁式减震器、弹簧减震器和液体减震器等。

摆式减震器是最常见的一种，其通过一个重锤与主结构
相连接，在地震时产生相反方向的摇摆，达到消减震动能量的效果。

消能减震技术广泛应用于建筑领域。

在高层建筑中，消能减震技术可以显著减少建筑
物的振动幅度，提高建筑结构的稳定性和安全性。

消能减震技术还可以应用于桥梁、隧道
和地铁等交通建设中，有效减少地震、车辆通行和风力等带来的振动对结构的影响。

消能
减震技术还可用于抗震设备、机械设备和电子设备等方面，使其能够更好地抵抗外力冲击，延长使用寿命。

消能减震技术的发展前景非常广阔。

随着人们对住房和建筑结构安全的要求越来越高，消能减震技术在建筑领域的应用将越来越广泛。

特别是在地震频发的地区，消能减震技术
已经成为一种必备的抗震手段。

随着科技的不断进步和研究的深入，消能减震技术还有望
在其他领域实现更大的突破和应用，如航空航天、能源、环境保护等方面。

浅谈消能减震技术的发展与应用沈㊀頔(华北水利水电大学ꎬ河南㊀郑州㊀４５００４５)收稿日期:２０１９－０８－２８作者简介:沈頔(１９９１－)ꎬ男ꎬ河南开封人ꎬ在读硕士ꎬ主要研究方向:结构设计与应用ꎮ摘㊀要:主要对消能减震技术的发展㊁应用进行了阐述ꎬ该技术能有效改善结构的抗风㊁抗震效果ꎬ可应用于高层及超高层结构ꎻ介绍了几种常用的耗能减震装置ꎬ如粘滞阻尼减震器㊁粘弹性阻尼减震器和金属耗能减震器应用状况ꎬ为我国全面推广消能减震技术提供帮助ꎮ关键词:消能减震技术ꎻ阻尼减震器中图分类号:ＴＵ３５２文献标志码:Ａ文章编号:１６７２－４０１１(２０２０)０２－００７６－０２ＤＯＩ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １６７２－４０１１ ２０２０ ０２ ０３８０㊀前㊀言在某些高烈度地区ꎬ一些高层建筑尤其竖向或平面不规则的建筑ꎬ在结构中布置减震装置ꎬ通过该装置的变形产生附加阻尼力ꎬ消减作用在结构上的振动能量ꎬ以使结构变形等满足规范要求ꎮ这种增设阻尼器减震的技术称为消能减震技术ꎮ结构消能减震基本原理可以用能量平衡或结构振动分析来解释ꎮ因为一般的钢筋混凝土结构阻尼比较小ꎬ为５％左右ꎮ因此ꎬ当地震到来时ꎬ结构本身的固有特性会使地震作用效应得到 放大 ꎬ对结构安全产生不利影响ꎮ为了促使地震效应 减小 ꎬ使建筑结构地震响应显现不断衰减状态ꎬ故而加大结构主体的阻尼ꎮ因此ꎬ理论上建筑结构振动响应在任何力(尤其地震㊁风等)作用下得到控制ꎬ前提是结构主体的阻尼达到一定的量值范围[１]ꎮ１㊀传统抗震技术直到今天ꎬ人类也很难提前预测地震ꎬ这种危害极大的自然灾害ꎮ每次大地震的发生ꎬ都会给人类带来经济损失或者巨大伤亡事故ꎮ２０世纪７０年代ꎬ人们逐渐关注建筑结构的抗震性能ꎬ提出了从概念出发的抗震设计理念ꎮ在严重灾害面前ꎬ人们开始意识到抗震设计与结构内力计算设计㊁结构构造设计一样必要ꎮ利用结构自身的抗侧刚度来抵抗地震作用产生的变形ꎬ是传统抗震手段ꎮ但是地震在开始的时间㊁发生的地点和作用强度等方面具有很大的随机性ꎬ建筑的地震反应与结构的动力特性㊁结构所在的场地以及地震波的频谱特性等均有联系ꎬ这直接导致为了安全ꎬ不断加大柱子㊁剪力墙等截面和钢筋用量ꎬ造成一定的材料浪费ꎮ虽然人们对地震进行长时间大量的研究ꎬ但迄今为止仍不能精确地预报地震的发生ꎬ对地震仍然缺乏足够的认识[２]ꎮ按照一般的建筑结构抗震设计方法ꎬ对地震能量和特性以及使结构产生的效应的估计是不精确的ꎮ２㊀消能减震技术２ １㊀消能减震技术的基本原理消能减震技术是指把结构主体的某些部位设置阻尼器ꎬ通过阻尼器发生相对运动产生的相对变形或相对加速度提供附加阻尼ꎬ来耗散部分输入建筑的地震能量ꎬ达到减震抗震的目的ꎮ消能杆件是由结构中的支撑㊁剪力墙㊁连接件等构件设计成的ꎬ消能装置是在结构的某些部位(层间㊁空间㊁节点㊁连接缝等)直接安装[３]ꎮ在小风作用下或遭遇多遇地震(小震)时ꎬ消能杆件(或消能装置)和原建筑结构共同作用ꎬ其结构本身仍处于弹性工作状态ꎬ结构变形㊁位移等满足规范规定的正常使用状态要求ꎻ在强风作用下或遭遇大震(设防地震㊁罕遇地震)时ꎬ结构侧向位移增大ꎬ使得消能杆件或消能减震装置产生较大的阻尼ꎬ耗散较多地震和风振产生的能量ꎬ使结构动力作用快速衰减ꎬ从而避免建筑结构达到弹塑状态ꎬ使结构某些部位发生不可逆转的变形或破坏[４]ꎮ２ ２㊀消能减震技术的国内外发展状况１９７０年ꎬ线性粘滞阻尼系统由美国泰勒公司研制成功ꎬ并申请专利ꎮ２０世纪８０年代末ꎬ许多国家逐渐研究将流体阻尼器应用到建筑结构上ꎬ其中美国和日本在该领域的研究起步最早ꎬ１９９２年美国纽约州立大学的Ｂａｆｆａｌｏ教授进行了设置有粘滞阻尼器的结构抗震性能的分析研究ꎮ１９９５年ꎬ为了降低甲板的摇摆作用美国西雅图西桥安装了６个流体阻尼器ꎮ据日本统计ꎬ整个日本采用减震技术的房屋结构和建筑工程已超过百余个ꎮＨａｊｉｍｅＹＯＫＯＵＣＨＩ采用消能阻尼器对一个已建成的结构进行后期加固ꎬ又进行了足尺实验ꎬ该实验和研究证实了消能减震技术的先进性和优越性ꎮ希腊和平友谊体育馆ꎬ是一个抗震减震性能优异的典型工程ꎬ共安装了１２８个由美国泰勒公司研制的Ｔａｙｌｏｒ流体阻尼器ꎬ其安装在柱子顶端ꎬ大大减小了地震作用产生的柱子与屋顶的相对位移以及柱子受力ꎮ２００７年ꎬ秘鲁发生里氏８ ０级大地震ꎬ秘鲁首都的利马机场基本无损坏ꎬ就得益于设置的４２个粘滞阻尼器ꎮ赫赫有名的美国西雅图棒球场ꎬ其屋顶设计为开启式ꎬ在屋顶开启关闭的过程中为了减小对主体结构产生的碰撞和振动ꎬ设置了４个７ｍ长的阻尼器ꎬ其中阻尼器受力性能为５００ｔꎬ行程为３７５ｍｍꎬ在门架运动的碰撞点上均安装了美国泰勒公司研制的Ｔａｙｌｏｒ流体阻尼器ꎬ通过降低荷载效应ꎬ节约大量材料ꎬ共节省造价４００多万美元ꎬ成为世界上采用消能减震的典型工程ꎮ国内对阻尼器的研究起步较晚ꎬ系统的研究正在逐渐展开ꎮ２０世纪９０年代初ꎬ同济大学等大学及科研院所的学者们开始对粘滞流体阻尼器进行探索ꎮ其中东南大学率先系统全面地研究粘滞阻尼器ꎬ于１９９９年初步完成了两类经典的阻尼器ꎬ即单出杆粘滞阻尼器和双出杆粘滞阻尼器ꎬ后来又研制出多种型号的粘滞流体阻尼器ꎬ并通过对比试验研究和进一步改进ꎬ获得国家专利ꎮ１９９９年ꎬ欧进萍教授从理论和实验出发对油缸间隙式阻尼器进行系统研究ꎮ在同一时期ꎬ国外产品引进中国ꎬ１９９９年ꎬ法国产粘滞阻尼器进入中国ꎬ中国建科院利用该阻尼器对北京饭店进行了加固ꎬ这是我国首例采用粘滞阻尼器的实例工程ꎮ２００４年北京银泰中心装设了７３个粘滞阻尼器ꎬ以减少风荷载作用下结构的顶６７点加速度ꎮ２００５年ꎬ南京市奥体中心观光塔布设了３０个粘滞阻尼ꎬ以控制风振响应ꎮ此外ꎬ还有苏通大桥和宿迁建设大厦等为提高主体抗风或者抗震性能都采用了多种类型的粘滞阻尼器[５]ꎮ综合国内外对粘滞阻尼器的研究及进展ꎬ阻尼器发展趋势分为以下几个方面:一方面是将粘滞阻尼器装设在结构模型上ꎬ然后对模型进行振动台实验ꎬ得出分析结果和实验结论ꎻ另一方面是对安装有阻尼器的结构ꎬ进行数值模拟并进行理论分析和计算ꎬ得出研究成果[６]ꎮ针对我国实际情况ꎬ我国对研究消能减震阻尼器的应用与发展ꎬ可依靠现有的结构分析软件并根据我国的相关设计规范和设计规程ꎬ设计和分析减震结构ꎬ并不断优化方法和分析过程ꎬ最终应用到实际工程的设计和施工中ꎮ２０１６年ꎬ我国颁布的«建筑抗震设计规范(２０１６年版)»(ＧＢ５００１１－２０１０)增加了隔震和消能减震的内容ꎬ提出了设计方法[７]ꎬ对消能减震技术的运用ꎬ有了一些具体实施方法ꎮ美国ＦＥＭＡ３５６规范对粘滞阻尼器的设计方法也做出了具体规定ꎮ随着多个国家对消能减震结构的广泛研究与应用ꎬ人们对其设计方法的探索和对设计原则的研究也会成为土木工程领域的重要课题之一ꎮ２ ３㊀建筑结构消能减震器的种类和装置建筑结构消能减震器有粘滞消能器㊁粘弹性消能器㊁金属屈服型消能器和摩擦型消能器等四种ꎻ消能减震装置有铅阻尼器㊁粘滞阻尼器㊁磁流变阻尼器ꎮ本文简要介绍前三种ꎮ２ ３ １㊀粘滞阻尼器最早研制的粘滞阻尼器是运用到军事领域的ꎬ直到从２０世纪９０年代才开始引入到土木工程领域ꎮ研究表明ꎬ激振频率㊁应变幅值以及环境温度是影响粘滞阻尼器力学性能的主要因素ꎬ各个因素还能随着循环次数的增加和激振频率的提高ꎬ使该类阻尼器的消能能力逐渐达到一个平衡值ꎬ而不是立刻衰减ꎮ阻尼器应变幅值的比较大时ꎬ对其消能能力有一定影响ꎬ循环次数加大时ꎬ消能能力明显退化ꎬ而应力幅值较小时ꎬ对阻尼器的消能能力影响不大ꎮ材料的老化和疲劳ꎬ在一定范围内ꎬ对阻尼器的性能影响不大[８]ꎮ目前ꎬ粘滞阻尼器的计算模型主要有武田寿一模型㊁Ｍａｘｗｅｌｌ模型㊁Ｔａｙｌｏｒ模型㊁东南大学模型ꎬ限于篇幅有限ꎬ本文不再逐个详细介绍ꎮ上述模型公式的表达形式各有不同ꎬ对于力和速度的关系ꎬ给出了不同的取值范围ꎮ但所有公式拥有共同的特点ꎬ即都反应了阻尼力受到了活塞的相对运动速度的显著影响ꎮ由于研制粘滞阻尼器的结构㊁构造和分析方法不同ꎬ研究者们所得出的公式有很大不同ꎮ所以在运用到结构设计时ꎬ要辨别清楚适用范围ꎬ不能随便照搬ꎮ２ ３ ２㊀粘弹性阻尼器粘弹性阻尼器是被动消能减振装置ꎬ属于速度相关型ꎬ原理是通过利用阻尼材料特殊的滞回消能特性ꎬ增加结构的阻尼ꎬ从而降低结构在外力施加振动作用下的效应[９]ꎮ该结构一旦受外界影响发生振动ꎬ粘弹性消能阻尼器立即开始工作㊁耗能ꎬ因此该阻尼器具有较强的耗散能量的能力ꎬ使得粘弹性阻尼器的力－位移滞回曲线接近椭圆[１０]ꎮ频率㊁温度和应变幅值是影响粘弹性材料性能的主要原因ꎬ故粘弹性阻尼器性能影响的主要因素也是频率㊁温度和应变幅值ꎬ其中频率和温度的影响最为显著ꎮ一般的ꎬ粘弹性材料储能剪切模量随温度的升高而降低ꎬ随频率升高而升高ꎮ对于用特定材料制成的粘弹性阻尼器ꎬ其耗能性能受到温度和频率的影响ꎬ而且对于该阻尼器存在一最优使用温度和最优使用频率ꎮ２ ３ ３㊀金属阻尼器金属阻尼器是一种与位移有关的被动耗能减震装置ꎬ它具有构造简单㊁造价低㊁易更换㊁性能优越等特点ꎮ金属阻尼器可以作为结构耗能单元或者限位装置用来配合隔震系统ꎬ也可以独自作为耗能减震装置应用于结构中ꎬ为结构主体提供额外阻尼和刚度ꎬ灵活简易的使用方式使其应用前景光明ꎮ由于金属材料自身塑性状态具有良好滞回特性ꎬ而且在弹塑性阶段变形过程中能够吸收大量的地震能量ꎬ因此ꎬ人们利用其性能优势ꎬ研制出各种类型的耗能减震器[１１]ꎮ３㊀结㊀语大量研究和文献表明ꎬ之所以粘滞阻尼结构㊁粘弹性阻尼结构和金属耗能结构能够广泛应用到土木工程的各个方面ꎬ包括新建建筑的震动控制和既有结构的加固ꎬ就是因为装设了消能减震装置的结构能够增加结构的阻尼ꎬ显著减少外力作用下结构的动力反映ꎬ使其耗能能力增强ꎬ地震反应如层间剪力㊁层间位移㊁顶点位移和顶点加速度等得到明显降低ꎮ目前ꎬ美国㊁日本等国家及我国台湾等地区对消能减震器的研究与应用比较多ꎬ并且取得了有效成果ꎮ我国地域广阔ꎬ是一个多地震国家ꎬ限于目前仍然无法对地震进行预测ꎬ因此ꎬ为降低或尽可能避免地震灾害ꎬ我国应从结构本身入手ꎬ加强抗震减震方面的研究和实验ꎬ加强实用新型消能减震阻尼器的研制及应用研究[１２]ꎮ[ＩＤ:００９０９５]参考文献:[１]㊀王雪韩智铭.结构消能减震技术应用分析[Ｊ].产业与科技论坛２０１５ꎬ１４(１９):５４－５５.[２]㊀周云ꎬ徐彤ꎬ俞公华ꎬ等.消能减震技术研究及应用的新进展[Ｊ].地震工程与工程振动ꎬ１９９９ꎬ１９(２):１２２－１３１.[３]㊀郑长海.减隔震技术的发展及研究现状[Ｊ].城市建设理论研究ꎬ２０１３ꎬ４(３４):７０－７４.[４]㊀赵斌华.消能减震结构的设计方法研究[Ｄ].西安:西安建筑科技大学ꎬ２０１４.[５]㊀潘鹏ꎬ叶列平ꎬ钱稼如ꎬ等.建筑结构消能减震设计与案例[Ｍ].北京:清华大学出版社ꎬ２０１４.[６]㊀陈廷君.消能减震结构设计方法的比较研究[Ｄ].上海:同济大学ꎬ２００８.[７]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范:ＧＢ５００１１－２０１０[Ｓ].北京:中国建筑工业出版社ꎬ２０１０.[８]㊀温文露.粘滞阻尼器和防屈曲支撑的应用及经济性分析[Ｄ].昆明:昆明理工大学ꎬ２０１５.[９]㊀张春科.板式铅剪切阻尼器的工程应用与转动式铅剪切阻尼器研究[Ｄ].北京:北京工业大学ꎬ２００８.[１０]㊀陈小川ꎬ戴烽滔.粘弹性阻尼器对结构抗震性能的改善[Ｊ].四川建筑科学研究ꎬ２０１０ꎬ３６(２):１２０－１２２.[１１]㊀周云.金属耗能减震结构设计[Ｍ].武汉:武汉理工大学出版社ꎬ２００６.[１２]㊀周福霖.工程结构减震控制[Ｍ].北京:地震出版社ꎬ１９９７.７７。

文献综述耗能减震技术在结构减震中的应用研究1. 前言传统的抗震设计是利用结构本身的抗震性能抵御地震作用，以达到抗震的目的,这是“硬碰硬”式的抗震, 是一种消极被动的抗震方法。

耗能减震技术[1]原理是通过附加的子结构或者耗能装置，以消耗地震传递给结构的能量为目的，以减小主体结构地震反应或减轻其破坏, 达到抗震的目的。

1972 年新西兰的Kelly等人[2]首先提出金属屈服耗能器，并进行了软钢耗能器的研究和试验。

为了改善地震作用下结构的工作性能，近年来国内外已开发出了各种耗能阻尼器。

目前, 已开发出多种耗能减震装置, 它们可归纳为以下三类:(1) 金属阻尼器;(2) 摩擦耗能减震装置;(3)粘弹性阻尼器。

因其减震效果好、构造简单、造价低廉、适用范围广、维护方便等特点，受到各国研究者和工程师的重视。

加拿大、意大利、日本、墨西哥、新西兰和美国等国家已将耗能减震装置应用到建筑中以减轻建筑物的地震反应, 以及在某些情况下减轻建筑物中设备振动损害的危险性。

本文总结了国内外耗能减震技术研究和工程应用的最新进展。

2. 耗能能减震的概念及原理消能减震技术属于结构减震控制中的被动控制，它是指在结构某些部位设置阻尼装置，通过阻尼装置产生摩擦，弯曲（或剪切，扭转）弹塑性滞回变形消能来消散或吸收地震能量，以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震抗震的目的。

装有阻尼（消能）装置的结构称为耗能减震结构。

耗能减震的原理[8]可以从能量的角度来描述，如图1所示，结构在地震中任意时刻的能量方程为：（a ）地震输入； （b ）传统抗震结构； （c ）消能减震结构图1 结构能量转换途径对比传统抗震结构：in v c k h E E E E E =+++ (1)耗能减震结构：''''in v c k h d E E E E E E =++++ (2)式中：E in 、E in ′——地震过程中输人结构体系的能量；E v 、E v ′——结构体系的动能；E c 、E c ′——结构体系的粘滞阻尼消能；E k 、E k ′——结构体系的弹性应变能；E h 、E h ′——结构体系的滞回消能；E d ——消能(阻尼)装置或消能元件消散或吸收的能量。

・综　述・软钢阻尼器耗能减震结构的研究与应用综述3章丛俊　李爱群　赵　明(东南大学土木工程学院　南京　210096) 摘　要:对软钢阻尼器消能减震结构进行了综述,包括国内外软钢阻尼器研究与应用状况,软钢阻尼器耗能减震结构体系的分析与设计方法及标准化发展,并提出了软钢阻尼器耗能减震技术有待进一步研究的若干问题。

关键词:软钢阻尼器　滞回曲线　耗能　减震　耗能减震结构体系SU MMAR Y OF RESEARCH ON AN D APP LICATIONS OF PASSIVE ENERG YDISSIPATION SYSTEMS OF MI LD STEE L DAMPERZhang C ongjun Li Aiqun Zhao M ing(C ollege of Civil Engineering ,S outheast University Nanjing 210096)Abstract :I t is summarized that the passive energy dissipation systems of mild steel dam per ,including the studies and applications of the new techniques both at home and abroad ;the per formance ,design methods and codes of structure systems with energy dissipaters.S ome problems to be further studied are presented.K eyw ords :mild steel dam per hysteretic curve energy dissipation seismic reduction structure systems with energy dissipation3国家自然科学基金资助项目(编号:59978009)。

浅谈消能减震技术消能减震技术是指利用材料本身的能量吸收和释放特性，能够减轻地震、风灾等自然灾害对建筑物及结构的影响，减少损失和保护人身安全的一种技术。

随着科技的发展，消能减震技术的应用越来越广泛，对于抗灾减灾起着重要的作用。

本文将从消能减震技术的原理、应用和发展前景等方面进行探讨。

一、消能减震技术的原理消能减震技术主要包括了粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、隔震支座等。

这些技术主要利用材料的特性来达到减轻地震等自然灾害对建筑物及结构的影响。

粘滞阻尼器是一种通过材料的粘滞特性来吸收和释放能量的技术，主要由粘滞片、粘滞剪力器等组成。

摩擦阻尼器则是利用材料的摩擦力来阻尼振动，通过调整摩擦系数和压力来实现减震效果。

隔震支座则是通过一定的几何形状和材料结构来达到减震的效果，可以将建筑物和地基隔离开来，减少地震对建筑物的影响。

消能减震技术在建筑结构、桥梁、输电线路等领域都有着广泛的应用。

在建筑结构中，消能减震技术可以有效减少地震对建筑物的影响，提高建筑物的抗震能力。

在桥梁工程中，消能减震技术可以有效减缓桥梁结构的振动，提高桥梁的安全性和舒适性。

在输电线路中，消能减震技术可以有效减少风灾对输电线路的影响，提高输电线路的可靠性。

随着科技的不断进步，消能减震技术将会得到更广泛的应用和发展。

未来，在建筑结构领域，消能减震技术将不断创新，推出更多更优秀的产品，提高建筑物的抗震能力。

在桥梁工程领域，消能减震技术将不断突破，为桥梁结构的设计和施工提供更多更可靠的技术支持。

在输电线路领域，消能减震技术也将不断创新，提高输电线路的可靠性和安全性。

消能减震技术是一项非常重要的技术，它可以有效地减轻地震、风灾等自然灾害对建筑物及结构的影响，减少损失和保护人身安全。

随着科技的不断进步，消能减震技术将会得到更广泛的应用和发展，为人类的生命和财产安全作出更大的贡献。

希望通过今天的分享，大家对消能减震技术有了更深入的了解，也希望未来能有更多的科技人才投身于这个领域，为人类社会的进步做出更大的贡献。

２ 建筑 结构 消能 减震器 的种类和 装 置
建筑结构消能 减震 器有黏 滞消 能器 、 黏弹性 消 能器 、 金 属屈服型消能器和摩擦型消能器等 四种 ； 消能减震装 置有铅
阻尼器 、 粘滞 阻 尼 器 、 并完 善相应 的理论 和方法 ， 总结相 应 的技 术经 济
果， 可应用于高层及超高层结构 ； 尤其 对于比较 柔的结构 ， 可以在 满足 强度 和刚度 的情况下 ， 节约工程造价 。
【 关键 词】 消能减 灾； 抗震 ； 高层建 筑
【 中图分类号 】 Ｔ Ｕ ３ ５ ２ ． １
近年来 ， 世界范 围内各种地震 自然灾 害频发 ， 由此带来的 次生灾害不断发生 ， 给全世界 的人们带来 了巨大 的生命 和财 产损失 ， 给发生灾害的国家造成严重 的经济损失 ， 进 而影响 国
６ 结构 消能 减 震控 制技 术 在 实 际 工 程 中 的应 用及 其发 挥 的价值
（ １ ） 北京银泰 中心大 楼的 Ａ塔楼 ， 该塔 楼共 ６ ３层 ， 结构
高度 ２ ４ ９ ． ９ ｍ， 简 中简 结 构 体 系 ， 整 体 结 构 较 柔 。为 了 解 决 在
４ 选 择 合理 的结 构布 置方 案
在 抗 震 结 构 的概 念 设 计 中 ， 十 分 重 视 结 构 布 置 方 案 。 从
风荷载作用下舒适度 问题 和地震作 用下的刚度和强度问题 ，
（ 下转第 １ ３ ２页 ）
减震 的角度看 ， 结构 的平 而布置应 力求 简 明， 但适 当的减震 措施亦可使复杂 的结构得 以实现。此外 ， 抗 震概念设 计排斥
究 到工程应用 的“ 突破点” ， 也是人们开始从现实应用 的角度 接 受该项技 术 的“ 起 始点 ” ， 更 是该 项技 术“ 成熟程 度 ” 的基 本标 志。该 阶段起始于 ２ Ｏ世纪 ８ Ｏ年代 。