消能减震技术PPT课件

消能减震施工技术
传统的抗震方法是房屋上部结构和基础牢牢地连 接在一起，地震时，地面运动能量经过基础输入到房 屋结构，致使房屋结构发生振动、变形，甚至倒塌。 “消能隔震”的基本思想是使基础和上部房屋结构分 离,隔离地震能量向建筑物的输入。实现地震时地动 而建筑物基本不动，达到保证建筑物安全的目的。
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2.2 速度相关型消能装置
电磁流体阻尼器。电流(ER)变流体和磁流变(MR) 流体是 20 世纪 80 年代末兴起的两类性能极为相 似的可控流体。其流体效应可用电场强度和磁场强 度有效地控制。这些智能材料用于结构减震的主要 原理是它根据动力传感器测得的结构瞬时振动状态， 由 ER(MR)智能可调参数结构构件中的智能可调阻 尼器在各瞬态时调整参数，从而实现减小整个结构 地震反应的目的。用这些可控流体设计和制作的消 能器具有结构简单，所需驱动功率小，反应迅速等 特点，而且可和其它减震机构串、并联使用，以提 高功效。
消能减震结构步前已获得广泛的应用， 但各种消能减震装置有其各自的特点和适应 的范围。
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3、消能减震结构在工程中的应用
速度相关型消能器如粘滞流体阻尼器适用各种相对 位移情况，其阻尼力与相对运动速度的相关关系， 在相对运动速度不大600mm/s 及相对运动频率不 大于3Hz 的工作状态下非常稳定，其对支撑刚度 的要求是与阻尼力的大小，期望阻尼器耗能的起始 行程状态相关联的，与结构的层间刚度不直接相关 它的耗能性能及耐疲劳性能较好，较大的温差环境 温度对其阻尼力大小有些轻微影响但目前对其耗能 性能的耐久性尚无可靠数据说明，即是说位于室内 正常环境下，经年或更长时间后的耗能性能的变化 情况尚无可靠资料证明。
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2、消能减震结构的分类
位移相关型消能装置 速度相关型消能装置 其他类型的消能装置
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2.1 位移相关型消能装置
铅阻尼器。铅阻尼器利用铅具有密度大、熔 点低、塑性高、强度底、耐腐蚀、润滑能力 强等特点，使得该消能器有较高的延性和柔 性，在变形过程中可以吸收大量的能量，并 有较强的变形综合能力。同时，通过动态回 复与再结晶过程，铅的组织和性能还可恢复 至变形前的状态。铅消能器类型主要有铅挤 压阻尼器、铅剪切阻尼器、铅节点阻尼器、 异型铅阻尼器等。
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2.1 位移相关型消能装置
粘弹性阻尼器。粘弹性阻尼器同时具有弹性刚度和 耗能性能。最早的粘弹性阻尼器是美国 3M 公司研 制开发的，它由两块 T 型钢板夹一块矩形钢板组 成，T 型约束钢板与中间钢板间夹有一层粘弹性材 料，这层材料的剪切变形与其相对应的剪应力存在 相位差，从而产生剪切滞回特性，增加了结构的阻 尼。弹性与粘性都对降低结构的动力反应起作用。 该消能器目前己得到广泛的应用。近年来开发出的 装置还有沥青橡胶组合粘弹性阻尼器、粘弹性橡胶 剪切阻尼器、超塑性硅氧橡胶粘弹性剪切消能制震 系统、杠杆粘弹性阻尼器等 。
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3、消能减震结构在工程中的应用
对于金属阻尼器，存在疲劳断裂问题，如要求小震 下起作用则对支撑刚度要求较高，通常适用于相对 位移不太大的情况；摩擦阻尼器在小震情况下基本 无耗能作用，只有刚度贡献，且对于预压应力的精 度要求较高；对于铅阻尼器应考虑铅对环境的污染， 同样只适用相对位移不太大的情况；粘弹性阻尼器 的缺陷是其储存模量与损失模量的特性，与温度变 化和阻尼器相对剪切变形的频率密切相关温度高时 模量降低，故而耗能特性降低，但其模量是随着频 率增高而增大，但该两模量的比值却对温度变化和 加载频率不敏感；
调频质量和调频液体阻尼器。又称 TMD 和 TLD。 TMD是在结构中增设装有附加质量块的外加机构， 使其自振频率与结构自振频率基本一致，利用共振 原理，将外激励的能量消耗在外加机构中的质量块 的运动上，从而达到减震的目的。TLD 除了具有 TMD 的功能外，还要求通过增设在结构上的容器 中的液体的运动来消耗和吸收振动能量，从而达到 减震的目的。这两种装置较简单，易于实施，但是 减震效果受限，对结构自振频率的估计精度要求很 高。
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2.3 其他类型的消能装置
设置耗能杆件。在结构中设置一些耗能支撑、 隅撑或一些附属构件，当地震作用时，利用 这些构件的滞回耗能性能消耗一部分地震能 量以减弱主体结构的地震反应。这些构件在 地震后产生一定程度的损坏，但其更换方便， 维护成本低廉，因而也是一种耗能的重要方 式。
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3、消能减震结构在工程中的应用
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2.2 速度相关型消能装置
粘滞流体阻尼器。粘滞流体阻尼器曾广泛应用于军 事和航空领域。目前已在建筑和桥梁的振动控制中 得到运用，已研制开发的粘滞流体阻尼器有筒式流 体阻尼器、粘性阻尼墙系统、油动式阻尼器等。筒 式流体阻尼器一般由缸体、活塞和粘滞流体组成。 活塞上开有小孔，或活塞与筒体之间留有间隙，活 塞可在充有硅油或其它粘滞流体的缸筒内作往复运 动，当活塞与筒体间产生相对运动时，流体从活塞 的小孔内通过，或从活塞与筒体之间的间隙中通过， 对两者的相对运动产生阻力，从而耗散能量。
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2.3 其他类型的消能装置
复合型阻尼器。复合型阻尼器是利用两种或 两种以上的消能元件或消能机制设计而成的 新型消能减震装置。已研制开发的一些复合 消能器有弹塑性-摩擦型阻尼器、弹塑性-粘 弹性阻尼器、摩擦-粘弹性阻尼器、铅粘弹 性阻尼器、流体-粘弹性阻尼器等。
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2.3 其他类型的消能装置
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结构消能减震建筑的特点
消能减震装置可同时减少结构的水平和竖向 的地震作用，适用范围较广，结构类型和高 度均不受限制
消能减震装置应使结构具有足够的附加阻尼， 以满足罕遇地震下预期的结构位移要求
由于消能减震结构不改变结构的基本形式， 除消能部件和相关部件外，结构设计仍可按 照规范对相应结构类型的要求执行
1、消能减震结构的概念
消能减震的力学原理就是在结构会产生相对运 动的部位增设一些阻尼器之类的消能装置，当 结构受到地震作用时，这些阻尼器在结构相对 运动的强迫作用下，产生抵抗结构相对运动的 阻力运动，这些阻尼力在运动过程中做功，通 常以导致阻尼器发热而耗散掉部分结构相对运 动的能量，从而减小结构的地震响应，即减小 结构的损坏或保证结构的正常使用功能。