浅谈消能减震技术

高冉

【摘  要】本文介绍了消能减震技术及常见的阻尼器，阐述阻尼器工作机理，总结了阻尼器的优点，并指出其存在的问题。

【关键词】消能减震;速度相关型;位移相关型

一、引言

消能减震技术是指在建筑物的抗侧力构件中设置消能部件，通过阻尼器塑性变形吸收和耗散地震能量，降低结构地震反应，达到保护主体结构的目的。耗能减震装置有很多种，根据耗能依赖性可分为两大类：速度相关型和位移相关型。速度相关型阻尼器有黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器，位移相关型阻尼器有金属阻尼器、连梁阻尼器和屈曲约束支撑。

二、速度型阻尼器

液体黏滞阻尼器是一种速度相关型阻尼器，既可用于桥梁、建筑的抗震，还可用于抗风。其工作原理是：工程结构因振动而发生变形时，安装在粘滞液体阻尼器的活塞与缸筒之间发生相对运动，由于活塞前后的压力差使黏滞流体从阻尼通道中通过，从而产生阻尼力，耗散外界输入结构的地震能量，达到减轻结构振动响应的目的。

黏弹性阻尼器是一种利用可动部件之间黏弹性材料的剪切变形将建筑物的地震能量转换为热能耗散掉，从而减小建筑物的晃动达到减震效果。黏弹性阻尼器中的缸筒流体阻尼器，采用黏性流体作减振器，依赖流体的高粘度提供黏滞力，是一种速度相關型阻尼器。黏弹性阻尼器与黏滞阻尼器比较具有如下有点：①缸筒流体阻尼器构造简单，加工精度要求不高;②缸筒流体阻尼器没有固定的阻尼参数。

三、位移相关型阻尼器

屈曲约束支撑是利用芯材在强烈地震中率先屈服起到耗能作用，软钢外设的保护装置将屈服约束在软钢上，对整个结构和系统起到了很好的保护作用。具有如下优点：①刚度和承载力的可设计性强，屈曲约束支撑的承载力完全由截面大小确定，不考虑截面过小引起的稳定性问题;②避免人字形支撑中的剪力不平衡;③提供更大的变形能力，更优的低周疲劳性能。

连梁阻尼器是利用其剪切变形来耗散地震能量，连梁阻尼器滞回曲线饱满，耗能能力良好，在地震后可以快速方便地更换。连梁阻尼器的特点：①有效抑制原钢筋混凝土连梁塑性发展，减小楼层层间位移角，对结构基底剪力和顶点加速度等影响不大;②罕遇地震作用下连梁阻尼器能发挥作用，增强结构的耗能能力，有效改善剪力墙结构抗震性能;③正常使用及多遇地震作用下，连梁在弹性范围内工作，保证结构具有足够的抗侧刚度。

金属软钢剪切阻尼器利用软钢往复剪切产生的弹塑性滞回变形来耗散地震能量，这种阻尼器所选用的钢材是一种低强度、高延性的钢材，有明显的屈服点，破坏前有明显的预兆，有较大的变形能力。

四、结论

消能减震技术发展以来，因其良好的减震效果，在工程中得到了广泛应用，但仍有一些不足的方面需要改进，如粘滞阻尼器漏油、黏弹性阻尼器的温度相关性等问题。

参考文献：

[1]陈永祁.桥梁工程液体黏滞阻尼器设计与施工[M].北京：中国铁道出版社，2012.

[2]陈永祁，马良喆.结构保护系统的应用与发展[M].北京：中国铁道出版社，2015.

（作者单位：广州大学）