粘滯阻尼器的機(jī)制機(jī)理.doc

粘滯阻尼器的機(jī)制機(jī)理、應(yīng)用實(shí)例及評(píng)價(jià)1 粘滯阻尼器的抗震機(jī)制機(jī)理傳統(tǒng)抗震方法是依靠構(gòu)件的彈塑性變形并吸收地震能量來實(shí)現(xiàn)的 這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法在很多時(shí)候是有效的,但也存在著一些問題隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，房屋高度越來越高，結(jié)構(gòu)跨度越來越大，而構(gòu)件端面卻越來越小，己經(jīng)無法按照傳統(tǒng)的加大構(gòu)件截面或加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的抗震方法來滿足結(jié)構(gòu)抗震和抗風(fēng)的要求1972年美籍華裔學(xué)者J.P.T.Yao（姚治平）第一次明確提出結(jié)構(gòu)控制這一概念所謂結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制指采用某種措施控制結(jié)構(gòu)反應(yīng)（位移、速度或加速度）使其在動(dòng)力荷載作用下不超過某一限量，以滿足工程要求振動(dòng)控制按照控制措施是否需要外部能源，可以分為主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制、被動(dòng)控制及混合控制結(jié)構(gòu)耗能減震體系是將結(jié)構(gòu)的某些非承重構(gòu)件(如支撐、剪力墻等)設(shè)計(jì)成耗能桿件,或在結(jié)構(gòu)物的某些部位(節(jié)點(diǎn)或聯(lián)結(jié)處)裝設(shè)阻尼器，在風(fēng)荷載輕微地震時(shí),這些桿件或阻尼器處于剛彈性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)物具有足夠的側(cè)向剛度以滿足正常使用的要求；強(qiáng)地震發(fā)生時(shí)，隨著結(jié)構(gòu)受力和變形的增大，這些桿件和阻尼器，率先進(jìn)入非彈性變形狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量，從而使主體結(jié)構(gòu)避免進(jìn)入明顯的非彈性狀態(tài)并迅速衰減結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。

從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)看，耗能裝置的作用相當(dāng)于增大結(jié)構(gòu)的阻尼，從而減小結(jié)構(gòu)的反應(yīng)由于其裝置簡(jiǎn)單、材料經(jīng)濟(jì)、減震效果好、使用范圍廣等特點(diǎn)，在實(shí)際結(jié)構(gòu)控制中的應(yīng)用前景廣泛耗能減震器依據(jù)不同的材料、不同的耗能機(jī)理和不同的構(gòu)造來制造，有很多品種近三十年來，我國(guó)科研人員主要研究的阻尼器有摩擦阻尼器、金屬阻尼器、粘彈性阻尼器和粘滯性阻尼器摩擦阻尼器和金屬阻尼器的耗能特征與耗能器兩端的位移相關(guān)，稱為位移相關(guān)型耗能減震器粘彈性阻尼器和粘滯性阻尼器的耗能特征與耗能器兩端的速度相關(guān)，稱為速度相關(guān)型耗能減震器粘滯液體阻尼器（VFD，Viscous Fluid Damper）是一種速度相關(guān)型的耗能裝置，它是利用液體的粘 性提供阻尼來耗散振動(dòng)能量 粘滯液體阻尼器早先 就在航天、機(jī)械、軍事等領(lǐng)域得到應(yīng)用,最早應(yīng)用于 土木工程是在 1974 年所建的一座橋梁上，此后，在房屋的基礎(chǔ)隔震、管網(wǎng)、地震加固、房屋抗風(fēng)和抗震 的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用 粘滯液體阻尼器的種類很多， 歸納起來可分為兩類，第一類是粘滯液體在封閉的容器中產(chǎn)生一定的流速來進(jìn)行耗能的阻尼器在這類阻尼器中，活塞要迫 使粘滯液體在很短的時(shí)間內(nèi)通過小孔，這將產(chǎn)生很大的壓力此類阻尼器的內(nèi)部工藝設(shè)計(jì)要求較高。

第二類粘滯液體在敞開的容器中產(chǎn)生一定的位移來進(jìn)行耗能的阻尼器此類阻尼器要求粘滯液體盡量粘稠以獲得最大限度的阻尼因此，設(shè)計(jì)中粘滯液體材料的選擇是關(guān)鍵問題這類粘滯阻尼器常用的形式是粘滯阻尼墻建筑中常用的粘滯液體阻尼器多是第一類阻尼器2.粘滯性阻尼器在實(shí)際工程中的應(yīng)用南京奧體中心觀光塔，塔身頂點(diǎn)標(biāo)高 110.2 m由于風(fēng)振和地震影響較大，在88.1～105.7 m 之間設(shè)置了30個(gè)粘滯阻尼器設(shè)置阻尼器以后，結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)響應(yīng)均有下降橫風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)作用下觀光平臺(tái)處的加速度峰值由 0.223 5 m／s2 降至0.148 1 m／s2；順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)作用下, 觀光平臺(tái)處反應(yīng)位移峰值由0.1920m降至0.1592 m同時(shí)，觀光平臺(tái)的扭轉(zhuǎn)也得到一定的改善，減震效果很好北京奧林匹克公 園國(guó)家會(huì)議中心,由于其第4層為 60m81m的大跨結(jié)構(gòu)，在外荷載作用下引起的振動(dòng)加速度和幅值較大,經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì),布置了72套由粘滯阻尼器和TMD系統(tǒng)組成的減震裝置，減震效果十分明顯3.粘滯阻尼器的優(yōu)缺點(diǎn)粘滯阻尼器的特點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)只提供附加阻尼，而不提供附加剛度，因而不會(huì)改變結(jié)構(gòu)的自振周期其優(yōu)點(diǎn)是1.經(jīng)濟(jì)性好，可減少剪力墻、梁柱配筋的使用數(shù)量和構(gòu)件的截面尺寸。

2.適用性好，不僅能用于新建土木工程結(jié)構(gòu)的抗震抗風(fēng)，而且能廣泛應(yīng)用于已有土木工程結(jié)構(gòu)的抗震加固或震后修復(fù)工程3.安裝了粘滯性耗能器的支撐不會(huì)在柱端彎矩最大時(shí)給柱附加軸力4.維護(hù)費(fèi)用低缺點(diǎn)是暫無粘滯性阻尼器的最新進(jìn)展是與磁流變體智能材料的聯(lián)合使用，通過聯(lián)合拓寬了粘滯性耗能器的發(fā)展空間。