陈超耗能减震结构设计理论.

1、陈超15722969 目录目录1. 耗能减震的概念及原理耗能减震的概念及原理2. 摩擦耗能器的类型，性能摩擦耗能器的类型，性能3. 影响摩擦耗能器性能的因素分析影响摩擦耗能器性能的因素分析4. 黏滞流体消能阻尼器的概念及原理黏滞流体消能阻尼器的概念及原理耗能减震的概念及原理耗能减震的概念及原理 结构耗能减震技术是在结构物的某些部位设置耗能（阻结构耗能减震技术是在结构物的某些部位设置耗能（阻尼）装置，通过耗能（阻尼）装置产生摩擦，弯曲，弹塑性滞尼）装置，通过耗能（阻尼）装置产生摩擦，弯曲，弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小

2、主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。的。 耗能减震结构在小震和设计风荷载作用下，耗能部件基本耗能减震结构在小震和设计风荷载作用下，耗能部件基本处于弹性状态，主要给主体结构提供足够的刚度或阻尼，使耗处于弹性状态，主要给主体结构提供足够的刚度或阻尼，使耗能减震结构满足正常使用的要求；在中震，大震及强震作用下，能减震结构满足正常使用的要求；在中震，大震及强震作用下，耗能（阻尼）装置率先进入工作状态，产生较大的阻尼，大量耗能（阻尼）装置率先进入工作状态，产生较大的阻尼，大量耗散输入结构中的能量，迅速衰减结构的动力反应，

3、而主体结耗散输入结构中的能量，迅速衰减结构的动力反应，而主体结构不出现明显的非弹性变形，从而确保可以正常使用。构不出现明显的非弹性变形，从而确保可以正常使用。耗能减震的概念及原理耗能减震的概念及原理耗能减震的原理可以从能量的角度来描述耗能减震的原理可以从能量的角度来描述对于传统抗震结构：对于传统抗震结构：对于耗能减震结构：对于耗能减震结构： 地震中输入传统抗震结构，耗能减震结构体系的总能量；地震中输入传统抗震结构，耗能减震结构体系的总能量； 传统抗震结构，耗能减震结构体系的弹性应变能；传统抗震结构，耗能减震结构体系的弹性应变能； 传统抗震结构，耗能减震结构体系的动能；传统抗震结构，耗能减震结构

4、体系的动能； 传统抗震结构，耗能减震结构体系黏滞阻尼耗能；传统抗震结构，耗能减震结构体系黏滞阻尼耗能； 传统抗震结构，耗能减震结构体系的滞回耗量；传统抗震结构，耗能减震结构体系的滞回耗量； 耗能装置或耗能元件吸收耗散的能量。耗能装置或耗能元件吸收耗散的能量。 hckinEEEEEedhckeinEEEEEEdh hc ck keeininEEEEEEEE EE E，耗能减震的概念及原理耗能减震的概念及原理减少。使结构的振动反应大大输入结构的能量，从而能工作状态，耗散大量弹性状态前率先进入耗非能装置在主体结构进入耗能减震结构，被动消实现能量守恒；而对于甚至结构破坏或倒塌来，即只有通过构件损坏量消

5、耗输入结构的外部能承重构件非弹性变形来，主要依靠主体结构及结构的外部能量过大时对于传统结构，当输入耗能减震装置的类型耗能减震装置的类型摩擦阻尼器摩擦阻尼器：利用固体之间相对滑动产生的摩擦来耗散能量利用固体之间相对滑动产生的摩擦来耗散能量粘弹性阻尼器粘弹性阻尼器：通过粘弹性材料反复的剪切变形来耗散能量通过粘弹性材料反复的剪切变形来耗散能量黏滞流体消能阻尼器黏滞流体消能阻尼器：利用液体的粘性提供阻尼来耗散振动能量利用液体的粘性提供阻尼来耗散振动能量摩擦耗能器的类型，性能摩擦耗能器的类型，性能 典型的摩擦耗能器是Pall摩擦耗能器，在框架交叉支撑的交叉处嵌入摩擦制动衬块，利用支撑交叉处的滑动摩擦力做

6、功来耗散输入结构能量，以提高钢结构抗震性能的方法。Pall摩擦耗能器摩擦耗能器 Pall摩擦耗能器由交叉处的摩擦滑动节点和周围四根链摩擦耗能器由交叉处的摩擦滑动节点和周围四根链杆组成。摩擦滑动节点是由钢板通过高强螺栓连接而成，耗杆组成。摩擦滑动节点是由钢板通过高强螺栓连接而成，耗能器的起滑力由节点板间的摩擦力控制，可在钢板之间夹设能器的起滑力由节点板间的摩擦力控制，可在钢板之间夹设摩擦材料或是对接触面做处理以提高摩擦系数，并通过松紧摩擦材料或是对接触面做处理以提高摩擦系数，并通过松紧节点螺栓来调节钢板间正压力以调节耗能器的摩擦力。节点螺栓来调节钢板间正压力以调节耗能器的摩擦力。 摩擦耗能器由摩

7、擦元件及连接件组成，根据它们不同的组合方式可分为单剪型和双剪型两种基本形式。 影响摩擦耗能器性能的因素分析影响摩擦耗能器性能的因素分析1 摩擦元件组成形式对摩擦耗能器性能的影响摩擦元件组成形式对摩擦耗能器性能的影响影响摩擦耗能器性能的因素分析影响摩擦耗能器性能的因素分析 从图中单剪型摩擦元件和双剪性摩擦元件构成的耗能器的滞回从图中单剪型摩擦元件和双剪性摩擦元件构成的耗能器的滞回曲线可以看出，由双剪型摩擦元件构成的摩擦耗能器性能较为稳曲线可以看出，由双剪型摩擦元件构成的摩擦耗能器性能较为稳定，摩擦力无较大的波动。因此，设计摩擦耗能器时，应将摩擦定，摩擦力无较大的波动。因此，设计摩擦耗能器时，应将

8、摩擦元件设计成双剪性。元件设计成双剪性。影响摩擦耗能器性能的因素分析影响摩擦耗能器性能的因素分析除了摩擦元件组成形式外，以下因素也会对摩擦耗能除了摩擦元件组成形式外，以下因素也会对摩擦耗能器性能产生影响器性能产生影响 摩擦片和接触面处理情况，摩擦片和接触面处理情况， 高强螺栓的影响，高强螺栓的影响， 摩擦元件和孔槽的几何尺寸，摩擦元件和孔槽的几何尺寸， 使用时间，使用时间， 滑动速度与温度，滑动速度与温度， 循环次数，循环次数， 外荷载类型，外荷载类型，加工精度加工精度黏滞流体消能阻尼器黏滞流体消能阻尼器 黏滞流体消能阻尼器是指通过液体运动产生阻尼，消耗结黏滞流体消能阻尼器是指通过液体运动产生

9、阻尼，消耗结构振动能量的一种被动速度相关型消能阻尼器。构振动能量的一种被动速度相关型消能阻尼器。 黏滞流体消能阻尼器是一种减震装置，一般由缸体，活塞黏滞流体消能阻尼器是一种减震装置，一般由缸体，活塞，阻尼孔（或间隙，或两者都有），黏滞流体阻尼材料和，阻尼孔（或间隙，或两者都有），黏滞流体阻尼材料和导杆等部分组成，活塞在缸筒内做往复运动，活塞上有适导杆等部分组成，活塞在缸筒内做往复运动，活塞上有适量小孔成为阻尼孔，缸筒内装满黏滞流体阻尼材料。当活量小孔成为阻尼孔，缸筒内装满黏滞流体阻尼材料。当活塞与缸筒之间发生相对运动时，由于活塞前后的压力差使塞与缸筒之间发生相对运动时，由于活塞前后的压力差使流

10、体阻尼材料从阻尼孔中通过，从而产生阻尼力，达到耗流体阻尼材料从阻尼孔中通过，从而产生阻尼力，达到耗能的目的。能的目的。黏滞流体消能阻尼器的力学模型黏滞流体消能阻尼器的力学模型Taylor公司的模型 符号函数速度指数相对油缸的运动速度黏滞消能阻尼器活塞杆系数黏滞消能阻尼器的阻尼力黏滞消能阻尼器的阻尼式中：sign C FxsignCFddddxx黏滞流体消能阻尼器的力学模型黏滞流体消能阻尼器的力学模型Maxwell 模型式中式中 施加于活塞上的力施加于活塞上的力 活塞的位移活塞的位移 松弛时间松弛时间 零频率阻尼系数零频率阻尼系数 dttdxCdttdptP0 tp tx0C黏滞流体消能阻尼器的

11、力学模型黏滞流体消能阻尼器的力学模型东南大学的模型东南大学的模型东南大学根据大量试验结果，给出了空隙式黏滞流体消能阻东南大学根据大量试验结果，给出了空隙式黏滞流体消能阻尼器的力学模型为尼器的力学模型为式中式中 C黏滞系数黏滞系数 考虑了消能阻尼器构造等的速度指数，取值考虑了消能阻尼器构造等的速度指数，取值范围为范围为0.2-1.0 CVF 上述公式的表达式各有不同，对于输出力和活塞速度之上述公式的表达式各有不同，对于输出力和活塞速度之间的关系也给出了不同的数值范围，但是所有公式有一点是间的关系也给出了不同的数值范围，但是所有公式有一点是共同的，即都认为黏滞流体消能阻尼器是一种速度相关型的共同的，即都认为黏滞流体消能阻尼器是一种速度相关型的消能阻尼器，其阻尼器的主要影响因素是活塞的运动速度。消能阻尼器，其阻尼器的主要影响因素是活塞的运动速度。造成这些公式差异的原因主要是由于不同研究者所研制的阻造成这些公式差异的原因主要是由于不同研究者所研制的阻尼器的结构，构造以及采用的分析方法不同。尼器的结构，构造以及采用的分析方法不同。1黏滞流体消能阻尼器中，阻尼介质的特