耗能阻尼器的减振及其在实际工程中的应用
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建设工程中的建筑物减震与隔震设计技术随着城市化进程的不断加快,高层建筑和大型工程的建设越来越多,对于建筑物的抗震性能提出了更高的要求。
减震与隔震技术成为了建设工程领域的热门话题。
本文将探讨建筑物减震与隔震设计技术的原理、应用以及在实际工程中的意义。
一、减震与隔震设计技术的原理减震与隔震设计技术是通过对建筑结构进行改良,使其在地震作用下能够减少或者消除震动的传递,从而减轻地震对建筑物的破坏程度。
其原理可以分为以下几点:1. 减震原理:减震设计基于筒型支座、液压减震器等原理,通过在结构下部设置阻尼器,吸收和分散地震能量,从而减少地震对建筑物的作用力。
2. 隔震原理:隔震设计基于隔震支座等原理,通过在建筑底部设置隔震装置,将建筑物与地震动分离,降低地震波传递到建筑物的能量。
二、减震与隔震技术的应用减震与隔震技术在建设工程中得到了广泛的应用,具体包括以下几个方面:1. 高层建筑:随着高层建筑的不断增多,尤其是在地震频繁的地区,减震与隔震技术的应用成为了保障居民生命财产安全的关键。
通过应用减震与隔震技术,高层建筑能够更好地抵御地震荷载。
2. 桥梁工程:桥梁是城市交通的重要组成部分,其安全性对人们的出行至关重要。
减震与隔震技术的应用可以有效降低地震对桥梁的破坏风险,提高桥梁的耐久性和可靠性。
3. 历史建筑保护:对于具有历史价值的建筑物,减震与隔震技术的应用能够在保护建筑本身的稳定性的同时,降低地震对其的损害,从而更好地保护历史文化遗产。
三、减震与隔震技术在实际工程中的意义减震与隔震技术在建设工程中的应用具有重要的意义:1. 提高抗震能力:减震与隔震技术的应用能够使建筑物对地震产生的动力响应减小,大大提高建筑的抗震能力,减少地震造成的损失。
2. 保护人员安全:减震与隔震技术的应用可以降低地震带来的震害,减少人员伤亡事故的发生,保障居民生命安全。
3. 建筑物持久性:减震与隔震技术的应用可以有效提高建筑物的抗震性能,延长建筑物的使用寿命,减少维修和重建的频率。
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。
工程结构减震控制技术的研究及应用随着现代城市的快速发展,高建筑、大桥、隧道等工程结构的建设日益增多,这些工程结构面对自然灾害和人工因素对其造成的威胁不断加剧。
地震是其中最为严重的威胁之一,强震往往能给人们带来不可挽回的损失,如何减少地震对工程结构的破坏,保障人民生命财产安全,成为了当前工程技术领域亟待解决的问题之一。
本文将从减震控制技术的角度出发,探讨减震控制技术的研究及应用现状。
一、减震控制技术的研究现状减震控制技术最早起源于20世纪,当时主要采用的方法是增加等效阻尼或阻尼器,但是这些方法在实际应用中发现效果并不理想,阻尼器使用寿命短,且易损坏;因此,人们开始发展利用主动控制技术进行减震。
随着计算机技术的日益成熟,人们逐渐将主动控制技术引入到减震控制技术的研究中,通过计算机对结构的振动状态进行监测和分析,进而对结构进行主动调节。
如:加装自适应液压减震器、利用智能材料进行控制等。
纵观减震控制技术的发展,目前主要存在两种方法:被动控制和主动控制。
被动控制方法主要是通过钢板摆、液态防盗器、粘滞阻尼器等等被动力学装置来约束结构振动,传递外荷载和能量。
而主动控制方法则通过安装主动负反馈控制器或智能材料等设备来实现结构反馈的调节,从而达到减小地震震源的目的。
二、减震控制技术的应用现状虽然减震控制技术已经在实践应用中证明了其重要性和必要性,但是由于技术成熟度和态度束缚等因素的影响,其普及程度并不高。
中国近年来在这一领域发展很快,也相应有不少建筑采用减震控制技术,如北京大学刘道玉楼、上海环球金融中心等。
这些建筑的减震系统采用了主动控制技术或者结构上采用了减震支撑系统,在发生地震时积极地发挥了安全保障的作用,保障了人民的生命与财产安全。
第二波序列信号分析法(Fourier法)被长期应用于建筑结构减震控制技术研究,这种方法以频域为基础,对结构振动特性进行分析,利用频率滤波的方法来减少地震对结构的破坏。
另外,还有子空间迭代法、广义平衡降阶法等算法也成为建筑结构分析领域的经典技术。
消能减震技术在工程中的应用1class消能减震概念结构消能减震技术主要指的是在结构的某些部位,如层间空隙、节点连接部分或者连接缝等一些位置安装消能减震装置,或者是将结构的支撑、连接件或非承重剪力墙等一些次要构件设置为能够消能的构件。
在地震来临时,这些装置或者构件可以通过摩擦、塑性变形、粘滞液体流动等一些变化,为结构提供较大的阻尼,消耗地震动输入的能量,消减主体结构的地震动反应,从而起到保护主体结构安全的作用。
与传统增大截面抵抗地震作用不同,消能减震技术主要是通过消能减震构件吸收、消耗地震能量降低主体结构地震响应,是建筑物抗震的另一个有力手段。
消能减震技术中,安装消能器增加结构阻尼的被动消能减震方法,由于其传受力明确、安装维护方便、制作成本低、适用范围广等特点,受到业内人士的青睐。
消能减震原理结构消能减震的实质是在结构中设置消能器,地震时输入结构的能量率先为消能器吸收,大量消耗输入结构的地震能量,有效衰减结构的地震反应。
消能器在地震中起到结构附加阻尼和附加刚度的作用。
相比常规设计提高结构的抗震性能只能通过增加结构构件尺寸或者钢筋的方法,更加经济合理高效,这也是消能减震结构具有经济性优势的主要原因。
结构在地震中任意时刻的能量方程为:传统结构:Ein= Ev+Ec+Ek+Eh;消能减震结构:E'in= E'v+E'c+E'k+E'h+Ed;式中Ein、E'in——地震过程中输入传统抗震结构、消能减震结构体系的能量;Ev、E'v——传统抗震结构、消能减震结构体系的动能;Ec、E'c——传统抗震结构、消能减震结构体系的粘滞阻尼耗能;Ek、E'k——传统抗震结构、消能减震结构体系的弹性应变能;Eh、E'h——传统抗震结构、消能减震结构体系的滞回耗能;Ed——消能器耗散或吸收的能量。
在上述能量方程中,由于Ev和E'v、Ek和E'k仅发生能量转化,并不耗散能量,而Ec和E'c仅占总能量的很小部分(约5%左右),可以忽略不计。
阻尼技术与工程应用阻尼技术是工程设计中常用的一种技术,它可以有效地降低结构的振动,提高结构的稳定性和安全性。
阻尼技术在建筑、桥梁、航空航天等领域得到广泛应用,下面我们就来了解一下阻尼技术的原理和应用。
一、阻尼技术的原理阻尼技术是通过在结构中引入阻尼元件来实现的,阻尼元件可以消耗结构振动的能量,从而达到降低结构振动的目的。
常见的阻尼元件有摩擦阻尼器、液压阻尼器、粘弹性阻尼器等。
以液压阻尼器为例,它是通过在结构中引入液体来实现阻尼作用的。
液压阻尼器由罐体、活塞、阻尼流口、阀门等组成。
当结构振动时,活塞会随之上下运动,从而改变阻尼流口的面积,使液体的流量发生变化,进而消耗结构振动的能量。
二、阻尼技术的应用1.建筑领域在高层建筑中,由于自重和风荷载等因素的作用,结构容易发生振动,严重影响建筑的安全性和舒适性。
阻尼技术可以通过在建筑结构中引入阻尼元件来降低结构振动,从而提高建筑的稳定性和安全性。
比如在中国香港的“环球贸易广场”中,就采用了摩擦阻尼器来降低结构振动。
该建筑高度达到415米,是香港现有建筑中最高的一座。
由于地处海滨地区,受到台风和地震的影响比较大,因此在设计中采用了大量的阻尼器来保证建筑的稳定性和安全性。
2.桥梁领域桥梁是交通运输中不可或缺的一部分,它的安全性和稳定性对于交通运输的顺畅和安全至关重要。
阻尼技术可以通过在桥梁结构中引入液压阻尼器等阻尼元件来降低桥梁振动,从而提高桥梁的稳定性和安全性。
比如在美国旧金山的“金门大桥”中,就采用了摩擦阻尼器来降低桥梁振动。
该桥梁跨越海湾,受到海风的影响比较大,因此在设计中采用了大量的阻尼器来保证桥梁的稳定性和安全性。
3.航空航天领域航空航天领域是阻尼技术的另一个重要应用领域。
在航空器和宇宙飞船中,由于飞行速度和高度的变化,结构容易发生振动,严重影响航空器和宇宙飞船的稳定性和安全性。
阻尼技术可以通过在航空器和宇宙飞船中引入粘弹性阻尼器等阻尼元件来降低结构振动,从而提高航空器和宇宙飞船的稳定性和安全性。
阻尼振动的实际案例分析在我们的日常生活和众多的工程领域中,阻尼振动现象无处不在。
阻尼振动是指在振动过程中,由于阻力的作用,振动系统的能量逐渐减少,振幅逐渐减小的振动。
为了更深入地理解阻尼振动,让我们一起来探讨一些实际案例。
首先,让我们看看汽车减震系统中的阻尼振动。
当汽车行驶在不平坦的道路上时,车轮会受到来自路面的冲击而产生振动。
如果没有减震系统,这种振动将会传递到车身,使乘客感到极度不适,甚至影响行车安全。
汽车减震系统中的减震器就是利用阻尼原理来减少振动的。
减震器内部通常充满了油液,并包含一个活塞。
当车轮上下振动时,活塞在油液中运动,油液通过小孔时产生阻力,从而消耗振动能量。
这种阻力的大小可以通过调整小孔的尺寸和油液的粘度来控制。
优质的减震系统能够在快速吸收振动能量的同时,保持车辆的稳定性和操控性。
不同类型的汽车,如轿车、越野车和赛车,其减震系统的阻尼特性会根据车辆的用途和性能要求进行专门设计。
另一个常见的阻尼振动案例是钟摆的运动。
在理想情况下,没有空气阻力和摩擦,钟摆会一直以相同的振幅和周期摆动下去。
但在实际中,空气阻力和钟摆轴的摩擦会导致能量逐渐损耗,振幅逐渐减小。
为了减小阻尼的影响,提高钟摆的精度,一些高精度的时钟会采用特殊的材料和制造工艺来减少摩擦,并将钟摆放置在真空环境中以消除空气阻力。
在建筑结构中,阻尼振动也起着重要的作用。
例如,在高层建筑中,风荷载可能会引起结构的振动。
为了减小这种振动对建筑安全性和舒适性的影响,工程师会采用各种阻尼装置。
一种常见的阻尼装置是调谐质量阻尼器(TMD)。
TMD 通常由一个质量块、弹簧和阻尼器组成。
它的工作原理是通过调整质量块的质量、弹簧的刚度和阻尼器的阻尼系数,使其与建筑结构的振动频率相匹配。
当建筑结构受到风荷载等外部激励而振动时,TMD 会产生相反的作用力,消耗振动能量,从而减小结构的振动幅度。
例如,台北 101 大楼就安装了一个巨大的 TMD,有效地减轻了风振对大楼的影响。
消能减震技术在建筑加固工程中应用摘要:在现代传统的抗震工艺中拥有诸多方法,其中最传统的就是房屋得上部结构和它的基础牢十分结实地连在一起,当地震来临时,地面引起的运动能量能够通过在地上实施的基础输送到房屋结构中,从而导致房屋结构产生振动和变形的现象乃至倒塌。
本文中所阐述的“消能隔震”的指导目标在于使基础和上部房屋结构进行有效分离,将建筑物和地面基础进行隔离,从而实现地震时地面晃动但是地面上的建筑物基本不动,以期提高建筑物的安全水平。
文章中以某医科大学第一附属医院综合服务楼项目为例,根据实际情况设计隔震层并采用减隔震技术,提高房屋结构的抗震水平。
关键词:消能;减隔震;施工技术1消能减震加固原理消能减震加固,是通过在原结构设置阻尼器等减震装置来实现抗震目标的方法。
结构消能减震加固,即是在结构物的某些部位设置消能装置,通过消能装置产生摩擦、弯曲(或剪切、扭转)、弹塑(或粘弹)性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量,以减少主体结构的地震反应。
2消能减震技术在建筑加固工程中应用某医科大学第一附属医院综合服务楼工程总面积41308.08㎡,地下一层,地下二层为车库,地下三层为车库局部为人防地下室;地上十六层,框剪结构,使用功能为综合服务楼,本工程所在的乌鲁木齐市位于天山地震带,抗震设防烈度8°,设计基本地震加速度值为0.20g。
传统的构造抗震体系允许混凝土承重结构或其余结构构件,例如梁柱节点、梁梁节点等在地震来临时出现主体结构节点损坏或混凝土承重结构构件在地震中的损坏过程,是地震产生的能量的“消能”过程,若混凝土承重结构或结构构件等严重破坏或倒塌,地震所产生的能量的消解耗尽的最终完成。
所使用的主要方法是根据建筑构造本身受力结构构件的全体耗能特性和变形能力来硬性吸收地震波释放出的能量。
它主要依靠曾经已有的设计经验,调整主体结构容易出现损坏的局部刚度或整体刚度,加强因地震而造成的破坏点抵抗地震波释放能量所产生的变形及损坏,使主要的结构受力构件在受到地震波影响时能够处于非弹性状态,并具备一定的延伸性,从而能够确保主体结构构件等在地震波释放能量时产生足够的延性破坏,以抵消强烈的地震波所带来的能量。
阻尼器在建筑防震中的应用研究地震一直以来都是人类所无法掌控的一种自然灾害,对于建筑物来说更是极具威胁。
随着科技的发展,人们对于建筑防震的要求也越来越高。
而阻尼器作为一种可以较好的缓解震动的装置,近年来被广泛应用于建筑物中。
一、阻尼器的种类阻尼器分为多种类型,如桥梁阻尼器、船舶阻尼器、风电机组阻尼器等,不同的类型可以根据不同的场景和需求进行选择。
在建筑领域中主要采用的是摩擦式阻尼器和液阻尼器。
摩擦式阻尼器是利用金属板和阻尼油脂的摩擦产生的能量来缓冲震动。
其设计原理比较简单,制造成本也相对比较低,因此在一些小型建筑物中得到了广泛的应用。
液阻尼器则是利用高粘度油液(或其它液体)的在密闭的容器中通过液压作用来产生的阻力,从而达到缓冲震动的效果。
由于其可以在更广泛的温度范围内使用,以及可以根据实际需求进行设计和制造,液阻尼器已经成为了在建筑领域中最常用的阻尼器类型。
二、阻尼器的应用场景阻尼器能够最有效地发挥作用的是高层建筑、大型桥梁等场景中。
由于这些建筑物的结构相对复杂,容易受到地震的威胁。
而在阻尼器的应用下,这些建筑物的抗震能力大大提高,可为人们在地震中提供更多的安全度。
另外,在诸如刚性结构、钢框架结构等建筑物中,阻尼器也有一定的应用前景。
通过在建筑物中分别使用摩擦式阻尼器和液阻尼器,还可以得到更全面、更优质的防震效果。
三、阻尼器的发展前景目前阻尼器在建筑领域中的应用仍处于相对较早的阶段,但是未来有着非常广阔的发展前景。
在阻尼器的技术、设计和制造等方面,都有着巨大的提升空间。
而在灾害防护的设计方面,业内人士也有了非常具体、非常成熟的设计理念和方案。
在未来,阻尼器还将在新型建筑构造、地震监测、防灾救援等领域得到更广泛的应用。
除此之外,阻尼器还可以用于建筑物的节能和环保,对于整个建筑行业来说都非常具有潜力。
总结:阻尼器在建筑领域中的应用,是一种可以减轻震动的装置,能够为建筑物提供更好的防震保护。
在研究和应用中,需要结合实际需求、实际场景和实际资金预算等方面进行综合考虑,才能使阻尼器尽可能发挥最大的作用。
阻尼技术的工程应用阻尼技术在工程领域中有着广泛的应用,包括建筑结构、机械设备、交通工程等多个领域。
阻尼技术通过增加系统的能量损耗,能够有效地减少振动和震动对设备和结构的影响,提高系统的稳定性和安全性。
本文将围绕阻尼技术在不同工程领域的应用展开说明。
一、建筑结构工程中的阻尼技术应用在地震活跃地区,建筑结构需要考虑地震对其的影响。
阻尼技术被广泛应用于建筑的抗震设计中,以减少地震对建筑结构的影响。
阻尼器是一种常见的阻尼技术,在建筑结构中起到减震的作用。
阻尼器可以通过转化结构的动能为热能,从而减小结构的振动幅度。
在高层建筑、桥梁、大型体育馆等建筑中都可以看到阻尼器的身影,它们成为了建筑结构抗震设计中的重要组成部分。
二、机械设备中的阻尼技术应用在工业生产中,许多机械设备在运行时会产生振动和震动,严重影响设备的功能和使用寿命。
而阻尼技术的应用可以有效地减小机械设备的振动和震动。
风力发电机组在风能转换的过程中会产生振动,而通过在旋转部件上加装阻尼器,可以减小振动对整个风电系统的影响,延长设备的使用寿命。
汽车、飞机等交通工具上也广泛应用了阻尼技术,从而提升了交通工具的舒适性和安全性。
三、交通工程中的阻尼技术应用交通工程中,特别是桥梁和隧道工程中,振动和震动是一个常见的问题。
阻尼技术在这些工程中有着重要的应用。
在桥梁设计中,可以通过设置阻尼器来减小桥梁在风力或地震下的振动幅度,提高桥梁的安全性和稳定性。
在地铁和隧道工程中,阻尼技术可以减小列车通过隧道时产生的空气冲击和压力波,降低振动和噪音对周围环境及设施的影响。
在以上的工程领域中,阻尼技术发挥了重要的作用,提高了建筑结构、机械设备和交通工程系统的稳定性和安全性。
随着科学技术的不断进步,阻尼技术也会不断得到发展和完善,为更多领域的工程应用带来新的可能性。
耗能阻尼器的减振及其在实际工程中的应用
摘要:本文介绍了多种阻尼器的力学性能和其优缺点,为不同环境下选用合适的阻尼器减震装置提供方便。
关键词:耗能减震阻尼器工程应用
从动力学观点看,耗能装置的作用相当于增大结构的阻尼,从而减小结构的反应。
由于其装置简单、材料经济、减振效果好、使用范围广等特点,在实际结构控制中具有广泛的应用前景。
耗能减震装置的种类繁多,其常用的主要有:金属耗能阻尼器、摩擦耗能阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器。
1金属耗能阻尼器
金属耗能阻尼器是利用金属不同形式的弹性滞回变形来消耗能量。
由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性,并在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量,因而被用来制造不同类型和构造的耗能减震器。
目前已开发和利用的主要有:扭转梁耗能器、弯曲梁耗能器、U行钢板耗能器、钢棒耗能器、圆环耗能器、双圆环耗能器、加劲圆环耗能器、X型和三角形耗能器等。
金属耗能阻尼器在实际工程中的应用:金属耗能阻尼器中的无粘结支撑在日本、台湾和美国都得到推广应用【1】。
低屈服点钢耗能器、蜂窝状耗能器在日本多栋建筑中得到应用【2】。
台湾金华休闲购物中心。
本工程采用三角形加劲耗能装置,共270组。
在地震(PGA=0.39)作用下,最大层间位移也未超过规范规定的0.014rad。
潮汕星河大厦。
大厦为地下一层,地上原设计为22层。
后来在施工过程中业主要求增加3层。
为了使加层后的结构满足抗震设防要求,安装了28组耗能阻尼器。
装上阻尼器后,在大震作用下,结构的顶层位移和层间位移角均满足要求。
2000年建成的日本新住友医院,采用低屈服点剪切板耗能器进行结构减震控制。
结构在短边方向采用低屈服点剪切板耗能器,采用附加短柱的形式布置。
在加入耗能器后,结构的层间位移减小30%,控制效果明显。
2摩擦阻尼器
摩擦阻尼器是应用较早和较广泛的阻尼器之一。
摩擦阻尼器是一种位移相关型的阻尼器,它是利用两块固体之间相对滑动产生的摩擦力来耗散能量。
其基本理论是建立在以下假设的基础上:
(1)总的摩擦力不依赖于物体接触面的面积;
(2)总的摩擦力与在接触面上的总的法向力成比例;
(3)对于相对滑动速度较低的情况,总的摩擦力与速度无关。
因此可得到摩擦力F的计算公式:F N
μ
=
大多数摩擦耗能器是被动耗能装置,不能根据控制的需要改变自身的特性,其对结构的控制力完全受制于结构的运动,在大震下能滑动的摩擦阻尼器,小震作用下却不一定能滑动,从而不能起到小震下的减振作用,反之亦然。
因此,被动摩擦阻尼器的减振效果和使用范围都受到局限。
而半主动摩擦阻尼器却解决了上述问题,它的外部能源施加仅用于改变耗能器的参数,从而实现阻尼力的可调,并不直接施加于结构,因而避免了纯主动控制外加能源过大的缺点。
1997年吴波等利用摩擦阻尼器加固了东北某政府大楼;欧进萍、吴斌等对T字芯板摩擦阻尼器和T字芯板拟粘滞摩擦耗能器的工作原理进行了研究,并将其分别应用于云南洱源振戎中学食堂楼和教学楼的抗震设计,结构的抗震性能得到明显改善。
3 粘弹性阻尼器
粘弹性阻尼器(Viscoelastic Damper,简称VED)是一种速度相关型耗能装置。
世界上第一个应用VED来减小结构风致振动的是1969年美国的世界贸易中心双塔楼高层建筑【3】。
每个塔楼大致安装10000个VED。
随后,1982年和1988年在美国的西雅图又先后建成了安装有260个和16个大型VED的Columbia Center大楼和Two Square大楼,这些都是用来进行风致振动控制【4】。
VED是以夹层方式将粘弹性阻尼材料和约束钢板组合在一起,其工作原理是粘弹性材料随约束钢板往复运动,通过粘弹性阻尼材料的剪切滞回变形来耗散能量。
VED所用的粘弹性材料一般是高分子聚合物或玻璃质物质。
由于粘弹性阻尼材料是一种介于粘性液体和弹性体之间的,具有储存能量和耗散能量的材料。
它的基本特点是应变滞后于应力。
粘弹性阻尼器除应用于新建结构的振动控制外,还可以应用于己有结构的抗震加固。
4 粘滞阻尼器
粘滞液体阻尼器(VFD,Viscous Fluid Damper)是一种速度相关型的耗能装置,它是利用液体的粘性提供阻尼来耗散振动能量。
粘滞液体阻尼器早先就在航天、机械、军事等领域得到应用。
最早应用于土木工程上是在1974年所建的一座桥梁上,以后,在房屋的基础隔震、管网、地震加固、房屋抗风和抗震的设计中得到应用。
粘滞液体阻尼器的种类很多,归纳起来可分为以下两类:
第一类是液体在封闭的容器中产生一定的流速来进行耗能的阻尼器。
在这类阻尼器中,
活塞要迫使粘滞液体在很短的时间内通过小孔,这将产生很大的压力。
此类阻尼器的内部工艺设计要求较高。
第二类是粘滞液体在敞开的容器中产生一定的位移来进行耗能的阻尼器。
此类阻尼器要求粘滞液体尽量粘稠以获得最大限度的阻尼。
因此设计中粘滞液体材料的选择是关键问题。
这类粘滞阻尼器常用的形式即是粘滞阻尼墙。
建筑中常用的粘滞液体阻尼器多是第一类阻尼器。
粘滞阻尼器的显著特点是对结构只提供附加阻尼,而不提供附加刚度,因而不会改变结构的自振周期【5】。
其优点是安装了粘滞性耗能器的支撑不会在柱端弯矩最大时给柱附加轴力。
粘滞性阻尼器的最新进展是与磁流变体智能材料的联合使用,通过联合拓宽了粘滞性耗能器的发展空间。
在实际工程中,1998年北京火车站候车大厅主体结构的抗震加固,采用了美国Taylor 公司生产的粘滞油缸耗能器;1992年日本静冈市建成的15层Sut.Building建筑上采用粘滞阻尼墙,它给结构提供20%-32%的阻尼比,减小75%一80%的地震反应。
南京奥体中心观光塔。
塔身顶点标高110.2m。
由于风振和地震影响较大,在88.1m一105.7m之间设置了30个粘滞阻尼器。
设置阻尼器以后,结构的各项响应均有下降。
横风向脉动风作用下观光平台处的加速度峰值由0.2235m/s2降至0.1481m/s2;顺风向脉动风作用下观光平台处反应位移峰值由0.1920m降至0.1592m。
同时,观光平台的扭转也得到一定的改善,减震效果很好。
北京奥林匹克公园国家会议中心。
由于其第4层为60m×81m的大跨结构,在外荷载作用下引起的振动加速度和幅值较大,经优化设计,布置了72套由粘滞阻尼器和TMD系统组成的减振装置,减振效果十分明显。
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