粘滞阻尼器的机制机理.doc

粘滞阻尼器的机制机理、应用实例及评价1 粘滞阻尼器的抗震机制机理传统抗震方法是依靠构件的弹塑性变形并吸收地震能量来实现的。 这种传统设计方法在很多时候是有效的,但也存在着一些问题。随着建筑技术的发展，房屋高度越来越高，结构跨度越来越大，而构件端面却越来越小，己经无法按照传统的加大构件截面或加强结构刚度的抗震方法来满足结构抗震和抗风的要求。1972年美籍华裔学者J.P.T.Yao（姚治平）第一次明确提出结构控制这一概念。所谓结构振动控制指采用某种措施控制结构反应（位移、速度或加速度）使其在动力荷载作用下不超过某一限量，以满足工程要求。振动控制按照控制措施是否需要外部能源，可以分为主动控制、半主动控制、被动控制及混合控制。结构耗能减震体系是将结构的某些非承重构件(如支撑、剪力墙等)设计成耗能杆件,或在结构物的某些部位(节点或联结处)装设阻尼器，在风荷载轻微地震时,这些杆件或阻尼器处于刚弹性状态，结构物具有足够的侧向刚度以满足正常使用的要求；强地震发生时，随着结构受力和变形的增大，这些杆件和阻尼器，率先进入非弹性变形状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量，从而使主体结构避免进入明显的非弹性状态并迅速衰减结构的地震反应，保护主体结构。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、减震效果好、使用范围广等特点，在实际结构控制中的应用前景广泛。耗能减震器依据不同的材料、不同的耗能机理和不同的构造来制造，有很多品种。近三十年来，我国科研人员主要研究的阻尼器有摩擦阻尼器、金属阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞性阻尼器。摩擦阻尼器和金属阻尼器的耗能特征与耗能器两端的位移相关，称为位移相关型耗能减震器。粘弹性阻尼器和粘滞性阻尼器的耗能特征与耗能器两端的速度相关，称为速度相关型耗能减震器。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 土木工程是在 1974 年所建的一座桥梁上，此后，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， 归纳起来可分为两类，第一类是粘滞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。2.粘滞性阻尼器在实际工程中的应用南京奥体中心观光塔，塔身顶点标高 110.2 m。由于风振和地震影响较大，在88.1105.7 m 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 0.223 5 ms2 降至0.148 1 ms2；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0.1592 m。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 60m81m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系统组成的减震装置，减震效果十分明显。3.粘滞阻尼器的优缺点粘滞阻尼器的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。其优点是1.经济性好，可减少剪力墙、梁柱配筋的使用数量和构件的截面尺寸。2.适用性好，不仅能用于新建土木工程结构的抗震抗风，而且能广泛应用于已有土木工程结构的抗震加固或震后修复工程。3.安装了粘