建筑消能减震技术应用

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基础隔振与结构隔振是目前消能减震技术应用的最广泛，效果最好的办法。其中基础隔振是主动减震，而结构减震是被动隔振。结构消能减震技术属于结构减震控制中的被动控制。

1基础隔振技术

1.1液压质量(HMS)控制系统。系统使用适用范围是底层柔性建造，底层柔性建造虽然能满足底层大空间的要求，但因为在地展中，柔性底层往往变形过大而导致结构破坏，其抗震性能较差，因此，提出采纳结构控制的办法来改善此类建造的抗震性能。HMS系统主要由液压缸、活塞和管路等组成，其安装在单层框架上，见图1。由图1可知，当框架受地面运动而产生振动时，由活塞推进液体，使管路中的液体和质量块随之振动，因为框架的一部分振动能里传递给了液体和质块，从而减小了框架结构的振动。HMS系统中液体的压缩性必需考虑，并建立了考虑液体压缩性的HMS系统的“弹性”计算分析模型，由“弹性”模型可得到结构和HMS系统组成的控制抗震建造新体系。

1.2叠层橡胶支座基础隔震。叠层橡胶支座基础隔震建造地震反应分析的常用力学模型有层间剪切模型、层间剪弯模型、层间扭转模型及空间杆系模型等，其中应用最多的是层间剪切模型。当通过层间剪切模型分析基础隔震建造的动力响应时，首先需要将柔性隔震层的复杂滞回特性简化为可用于数值分析的恢复力模型。

2结构的消能减震技术[1]

2.1摩擦阻尼器。摩擦耗能器是一种耗能性能良好、构造容易、造价低、制作便利的减振装置。一般摩擦耗能器其构造如图2所示，利用开有狭长槽孔的中间钢板相对于上下两块铜垫板的摩擦运动而耗能，调节螺栓的紧固力可转变滑动摩擦力的大小。实验结果表明:滑动摩擦力与螺栓的紧固力成正比；其最大静摩擦力和滑动摩擦力相差较小，但滑动摩擦力的衰减较大，达到30%，其缘由是由螺栓松动引起的；滞回曲线表现出良好的刚塑性性能。

由摩擦滑动节点和4根链杆组成，摩擦滑动节点由钢板利用高强螺栓衔接而成，耗能器的起滑力由节点板间的摩擦力控制，可在钢板之间夹设摩擦材料或是对接触面做处理来调整摩擦系数，利用松紧节点栓来调整钢板间的摩擦力，四面的链杆起衔接和协调变形的作用。当支撑外力不能克服最大静摩擦力时，耗能器不产生滑动；当外力能够克服最大静摩擦力时，耗能器产生滑动并利用摩擦做功耗能。实验结果表明:Pall摩擦耗能器的工作性能稳定，耗能能力强。

2.2软钢阻尼器。软钢阻尼器是结构被动控制中耗能减震装置的一种，在地震或风振时，利用软钢发生塑性屈服滞回变形而耗散输入结构中的能量，从而达到减震的目的。在其内核钢支撑和外包层(钢管、钢筋混凝土或钢管混凝土)之间形成无粘结滑移界面，防止内核钢支撑在压力作用下屈曲，从而获得丰满的滞回曲线。该阻尼器具有便利耐用、滞回耗能性能良好的特点，逐渐得到工程界的广泛认可。

2.3铅阻尼器。铅橡胶复合阻尼器的构造主要是由薄钢板、橡胶、铅、挤压头、衔接板及庇护层所组成。薄钢板、橡胶、衔接板中央预先留有圆孔，并利用高温高压硫化为一体，铅在硫化后利用挤压灌入预留孔中。薄钢板可经特别处理以提升阻尼力和屈服后刚度。

2.4粘弹性阻尼器[2]。粘弹性阻尼器的消能减震结构在工程抗震中发挥着重要的作用。因为附加阻尼的加入，结构体系总阻尼不再满足正则模态的正交性，使得所涉及到的运动方程是互相耦合的，因此无法利用求解普通动力方程的办法得到解析解。Foss最先提出了复模态分析办法的理论，利用将本来耦合的方程作一次Foss变换，得到解耦的运动方程，从而可求得结构在地震作用下的反应。运用复模态理论将基础隔振结构运动方程解耦，分析了在地震作用下的反应。

2.5调谐液体阻尼器(TunedLiquidDamper，TLD)。调谐液体阻尼器(TLD)[3]是一种主要用于高层建造和高耸结构振动控制的水箱，它通过结构上固定容器中液体的惯性和黏性耗能减小结构的振动，是一种被动控制装置。笔者通过TLD对高层建造地震反应举行了振动控制讨论。要使得TLD发挥比较好的减振效果，就必需使水箱中的水尽可能地晃动起来，要求水箱中水的晃荡频率与结构自振频率相等，效果最佳。

2.6调谐质量阻尼器(TunedMassDamper缩写TMD)。TMD是一种容易、便于安装、易于修理和更换的控制结构装置。理论分析讨论表明对于普通多层房屋建造，在地震激励下，结构相对于地面的最大位移发生在顶层。同时，讨论结果还表明:TMD的阻尼比在(0.05~0.1)范围内，减振效果好，但超过0.2时，减振效果不显然；TMD质量比小于0.01时，减振效果不显然，随着TMD质量比的增大，控制效果越来越好，但u大于某一值时(超过3%)，此时减振效果不显然；TMD的频率与原结构的频率比在0.95左右时控制效果较佳。

3结语

如何合理选用阻尼器是按照工程的实际状况而定的[4]。消能减震技术具有概念容易，制作便利，减震机理明确，应用范围广等优点。但是要使消能减震技术得到更广泛的应用，尚有一些问题需要讨论:①消能减震体系及效果的进一步讨论:消能减震部件设置的位置对结构的减震效果较敏感，因此，如何提升减震效果，提升消能体系的经济技术指标，应当是今后讨论的方向。②消能减震