消能减震技术
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是一种应用于工程领域的技术手段,旨在减轻地震、爆炸、风暴等自然灾害和人为原因造成的冲击力,保护建筑和设施的完整性和耐久性。
本文将从消能减震技术的原理、应用领域以及发展前景等三个方面进行浅谈。
消能减震技术的原理主要基于能量转换和耗散。
在遭受冲击力时,消能装置通过吸收和转换能量,将冲击力转化为热能、声能和其他形式的能量,并分散和降低强度,从而达到减震的目的。
常见的消能减震技术包括弹簧阻尼器、液体阻尼器、摩擦阻尼器等。
这些技术在建筑和桥梁等工程中得到广泛应用,有效减轻了冲击力对结构物的破坏。
消能减震技术的应用领域非常广泛。
在建筑领域,消能减震技术可以用于高层建筑、地铁隧道、桥梁等结构物的抗震设计,提高抗震能力和安全性。
在核电站和石油化工厂等工业领域,消能减震技术可以提高设施的抗震能力,减少事故风险。
消能减震技术还可应用于地铁、高速铁路等交通工程,提升运输设施的安全性和舒适性。
消能减震技术的发展前景非常广阔。
随着人们对建筑和设施安全性要求的提高,消能减震技术将得到更广泛的应用。
通过减少震动和冲击力对结构物的影响,消能减震技术可以延长结构物的使用寿命,减少维护成本。
随着技术的不断进步和创新,消能减震技术的效果和性能也将不断提高,进一步推动其在工程领域的应用。
消能减震技术也面临着一些挑战和问题。
该技术的成本相对较高,导致在一些经济发展不发达地区应用较少。
消能减震技术在设计和施工过程中需要严格控制,一旦设计或施工出现问题,会导致设施的抗震性能下降。
消能减震技术的使用寿命也需要考虑,随着时间的推移,其性能可能会逐渐降低。
消能减震技术是一种能够有效减轻地震、爆炸等冲击力对结构物的破坏的技术手段。
其原理基于能量转换和耗散,应用领域广泛,并且具有良好的发展前景。
该技术也面临一些挑战和问题,需要进一步研究和改进。
随着人们对建筑和设施安全性要求的不断提高,相信消能减震技术在未来会有更广泛的应用。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是一种可以减小地震灾害对建筑物和结构物造成的破坏和伤害的技术。
它通过改变建筑物和结构物的固有频率,使其能够吸收和消散地震能量,从而降低震动的峰值加速度和振动破坏的可能性。
本文将从消能减震技术的发展历程、原理和应用前景等方面进行探讨和分析。
一、消能减震技术的发展历程消能减震技术最早可以追溯到十九世纪末,当时日本发生了一系列的大地震,给日本社会带来了严重的破坏和伤亡。
为了应对地震的威胁,日本开始研究和开发各种地震减震技术。
最早的减震技术是基于金属的弹簧和橡胶材料的使用,用于减小地震引起的建筑物的振动。
随着科技的发展和经验的积累,消能减震技术逐渐得到完善和提高。
二、消能减震技术的原理消能减震技术的基本原理是利用减震器将地震能量转化为其他形式的能量,从而减小地震引起的建筑物的振动。
减震器可以分为几种类型,包括摩擦式减震器、液体减震器和液压减震器等。
液压减震器是一种常用的减震器。
它包含有液体和防尘套,液体的粘滞性能使得建筑物的振动能量被转化为液体内部的摩擦热,并通过液压系统将热能排除。
三、消能减震技术的应用前景随着全球经济的发展和城市化进程的加速,越来越多的高层建筑和大型结构物被建造出来。
这些建筑物和结构物面临着地震带来的巨大破坏的风险。
消能减震技术的应用前景非常广阔。
它可以减小地震灾害对建筑物和结构物的破坏和伤害,提高建筑物的抗震性能,保护人们的生命财产安全。
四、消能减震技术的优缺点消能减震技术有很多优点。
它可以减小地震灾害对建筑物和结构物的破坏和伤害,提高建筑物的抗震性能。
它可以降低建筑物的震动峰值加速度,保护人们的生命安全。
消能减震技术还可以降低建筑物的振动噪声,提高居住和工作环境的舒适性。
消能减震技术也存在一些缺点。
消能减震技术的成本较高,需要投入大量的人力和物力。
消能减震系统的设计和施工都需要高度的专业知识和技术,缺乏相关的经验和技术人才可能会影响其实施效果。
消能减震技术虽然可以减小震动峰值加速度,但不能完全消除地震对建筑物和结构物的破坏,仍然需要采取其他的防震措施来进行综合防护。
消能减震设计讲解
不考虑扭转影响时,消能减震结构在其水平 地震作用下的总应变能,可按下式估算:
Ws=1 / 2FiUi
Fi——质点i的水平地震作用标准值; Ui——质点i对应于水平地震作用标准值的位 移。
速度相关型消能器在水平地震作用下所消耗 的能量Wc,可按下式估算:
消能减震结构中的消能部件应沿 结构的两个主轴方向分别设置,消能 部件宜设置在层间变形较大的位置, 其数量和分布应通过综合分析合理确 定,并有利于提高整个结构的消能减 震能力,形成均匀合理的受力体系。
消能减震结构计算要点
(1)消能减震结构一般应采用非线性静力分 析法或非线性时程分析法计算。当主体结构 基本处于弹性工作阶段时,可采用线性分析 方法作近似估算,并根据结构的变形特征和 高度等,采用底部剪力法、振型分解反应谱 法和时程分析法。其地震影响系数可根据消 能减震结构的总阻尼比按《规范》的规定计 算。
粘滞阻尼器
一般Kd=0,Cd= C0 ,阻尼力仅与速度有关, 可表示为:
Fd Cd
C0为粘滞阻尼器的阻尼系数,可由阻尼器的 产品型号或由试验确定。
粘弹性阻尼器
刚度Kd和阻尼系数Cd一般由下式确定:
AG( ) Kd
( )AG( )
Cd
η(ω)和 G(ω)分别是粘弹性材料的损失因子
和剪切模量,一般与频率和速度有关,由粘弹 性材料特性实验曲线确定,A和δ 分别是粘弹 性材料层的受剪面积和厚度,ω是结构振动的 频率,对于多自由度结构, ω可取结构弹性
振动的基本固有频率。
(2)滞变型消能器的恢复力模型
软钢类消能器具有类似的 滞回性能,仅其特征参数不同。 通常可采用图(a)所示的折线 形模型来描述。摩擦消能器和 铅消能器的滞回曲线近似为 “矩形”,基本不受荷载大小、 频率、循环次数等影响,故可 采用图(b)所示的刚塑性恢 复力模型。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是在建筑、桥梁、机器设备、汽车和船舶等领域应用广泛的一种技术。
它的主要作用是通过减少结构物受到的震动破坏、降低噪音和防止人员和设备受到伤害。
本文就从原理、分类、应用和发展趋势等方面,对消能减震技术进行了简单的介绍和分析。
一、原理消能减震技术的原理是将结构物的动能转换为各种形式的能量,将其消耗掉。
根据结构物的不同特点,可以采取多种策略进行消能,包括压缩弹簧、粘滞阻尼、摩擦阻尼、液体阻尼、机械阻尼等。
其中,压缩弹簧消能是将结构物的动能转换为弹簧内能和弹性势能,通过弹性形变和弹丸的自由振动来消耗能量。
而粘滞阻尼则是通过黏滞材料的粘滞摩擦来消耗能量,摩擦阻尼则是将结构物静止摩擦力和动态摩擦力相结合,通过与随机震动进行干涉来消耗能量。
液体阻尼则是通过搅动粘稠液体来增加阻力,并将机械能转换为热能和流体能量。
机械阻尼则是通过机械结构的摩擦作用来消耗能量。
二、分类消能减震技术可以根据结构物的不同特点进行分类,包括水平消能、垂直消能、地震消能、风震消能和振动控制等。
水平消能指的是在结构物受到水平力时,通过采用摩擦阻尼、压缩弹簧等技术来消耗能量。
垂直消能则是在结构物受到垂直力时,通过采用弹簧减震、液体减震等技术来消耗能量。
地震消能是指在地震发生时,通过将能量转移或消耗掉来从根本上减少结构受损程度。
风震消能则是指在楼房受到自然风力或人工风机的作用时,通过消耗风荷载能量来减小结构物的摆振力。
振动控制则是指通过采用主动控制或半主动控制等技术来减少结构物的振动。
三、应用消能减震技术在建筑、桥梁、机器设备、汽车和船舶等领域应用广泛。
例如,高层建筑可以采用摩擦阻尼器、拉杆弹簧、液体阻尼器等技术来减少地震时的损失和振动。
桥梁可以采用拉杆弹簧、阻尼器、球形隔震器等技术来减少风振和车辆荷载带来的影响。
机器设备可以采用弹簧减震、液体减震等技术来减少震动和噪音。
汽车可以采用适当的减震器、动力系统和悬架系统来减少行驶时产生的震动。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是指利用材料的变形能力以及结构的柔性来吸收地震能量的一种技术手段。
它是研究地震工程学中的重要内容,也是地震抗灾减灾技术的重要组成部分。
本文将从消能减震技术的原理、发展历程和应用领域三个方面进行详细讨论。
消能减震技术的原理是通过改变结构的刚度和耗能材料的阻尼特性来减小结构在地震作用下产生的紧张应变和位移。
变形的接纳性和耗能特性是消能减震技术的两个关键要素。
结构的刚度能将地震动的能量转化为结构的弹性变形,而耗能材料则能将部分地震动的能量消耗掉。
消能减震技术最常见的应用就是采用橡胶、钢、混凝土等材料做为主体,通过变形、摩擦和振动等方式来减小结构对地震的响应。
消能减震技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代。
当时日本地震频繁,地震灾害造成了巨大的人员伤亡和经济损失,这促使了人们对地震减灾技术的探索与研究。
1964年,日本东京塔采用了一种新型的减震装置,该装置利用了橡胶材料的柔性和变形能力,使得结构在地震作用下减小了应变和位移,从而减小了地震的破坏性。
这次事故使得消能减震技术在世界范围内得到了广泛的应用和研究。
随着科技的进步和技术的不断改进,消能减震技术在实际工程中的应用越来越广泛。
在建筑领域,消能减震技术可以用于高层建筑、桥梁和地铁等结构的抗震设计与施工。
在核电站和火车站等重要设施中,消能减震技术也得到了有益的应用。
消能减震技术还可以用于防护城市地下管线系统和纺织机械等重要设施。
消能减震技术的应用不仅可以减小地震的破坏性,还可以提高结构的安全性和稳定性。
对于高层建筑来说,消能减震技术可以有效地减小结构的振动幅度,提高建筑物的抗震能力和安全性。
对于桥梁来说,消能减震技术可以减小桥梁的振动,提高桥梁的承载能力和稳定性。
尽管消能减震技术有着很多的优点,但是在实际应用中也存在一些问题和挑战。
耗能材料和装置的选取需要考虑到经济性和技术可行性。
消能减震技术的设计与施工需要具备一定的专业知识和经验,这对于一些地震频发地区来说是一个挑战。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术
消能减震技术是一种应用于建筑、工程、交通运输等领域的技术,能够减轻震动对结
构物或设备的影响,保护人们的生命财产安全。
本文将从消能减震技术的原理、应用领域
和发展前景三个方面进行浅谈。
消能减震技术的原理是利用减震器将结构物接受的振动能量吸收或转换成其他形式的
能量,从而降低地震等外力带来的冲击和振动。
减震器主要有摆式减震器、摇摆梁式减震器、弹簧减震器和液体减震器等。
摆式减震器是最常见的一种,其通过一个重锤与主结构
相连接,在地震时产生相反方向的摇摆,达到消减震动能量的效果。
消能减震技术广泛应用于建筑领域。
在高层建筑中,消能减震技术可以显著减少建筑
物的振动幅度,提高建筑结构的稳定性和安全性。
消能减震技术还可以应用于桥梁、隧道
和地铁等交通建设中,有效减少地震、车辆通行和风力等带来的振动对结构的影响。
消能
减震技术还可用于抗震设备、机械设备和电子设备等方面,使其能够更好地抵抗外力冲击,延长使用寿命。
消能减震技术的发展前景非常广阔。
随着人们对住房和建筑结构安全的要求越来越高,消能减震技术在建筑领域的应用将越来越广泛。
特别是在地震频发的地区,消能减震技术
已经成为一种必备的抗震手段。
随着科技的不断进步和研究的深入,消能减震技术还有望
在其他领域实现更大的突破和应用,如航空航天、能源、环境保护等方面。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术
消能减震技术是指利用材料的特性,在结构受到外力冲击时,通过设计和加装消能减
震装置,实现减小振动幅度的技术。
这种技术在建筑、桥梁、交通工具及科学仪器等领域
广泛应用。
在消能减震技术的设计中,常用的消能减震装置有钢板摆式、橡胶支座、液体阻尼器等。
其中,钢板摆式减震器是一种简单且易于安装的消能减震装置,可用于地震现场快速
安装。
另外一种常见的消能减震装置是橡胶支座,其能够吸收外界震动能量,减少结构物
的振动幅值。
液体阻尼器则是一种复杂的消能减震装置,其利用流体的阻尼特性和惯性力,消耗动能,减小结构物的振动幅度。
在消能减震技术的应用中,最为重要的是确定结构物的震动响应,以便根据实际需要
对消能减震装置进行优化设计。
一般而言,结构物的动态响应随时间推移而变化,因此,
需要进行动态分析和振动响应计算。
这种计算方法通常使用有限元分析法(FEM)或多体动力学方法(MDM)进行计算。
总的来说,消能减震技术是一种重要的结构控制技术,对于提高工程结构的抗震性、
减少地震灾害的破坏力具有重要的意义。
因此,在今后的结构工程设计中,应注重消能减
震技术的应用,从而更加有效地保护公共安全和物质财富。
简述消能减震技术特点及其适用范围
简述消能减震技术特点及其适用范围消能减震技术是一种通过减少震动能量传递和降低震动传递效应的技术。
它通过改变结构系统的固有频率和阻尼特性,从而降低震动对结构和设备的影响,提高其抗震能力和安全性。
消能减震技术的特点主要有以下几个方面:1. 高效能消能:消能减震技术能够将地震或其他外界震动能量转化为其他形式的能量,从而减少震动对结构的影响。
通过吸收、转移和耗散震动能量,减少结构的应力和变形,从而降低震动对结构的破坏程度。
2. 灵活可控:消能减震技术具有较高的可调性和可控性。
可以通过调整结构系统的参数,如阻尼系数、刚度等,来实现对结构的减震效果进行调节。
根据不同的需求和实际情况,可以设计不同类型的减震装置,以满足不同结构的减震要求。
3. 经济节能:消能减震技术能够有效降低结构的抗震设计要求,减少结构的材料和施工成本。
同时,减少结构的震动响应,降低了结构的能量耗散,提高了结构的动态性能,从而减少了结构的能量消耗,实现了能源的节约和环境的保护。
4. 适用范围广:消能减震技术适用于各种类型的结构,包括建筑、桥梁、塔楼、石油钻井平台等。
它可以应用于新建结构的设计和建设,也可以通过改造和加固的方式应用于现有结构。
无论是小型建筑物还是大型工程,都可以利用消能减震技术来提高其抗震能力和安全性。
消能减震技术的适用范围主要包括以下几个方面:1. 高层建筑:在高层建筑中,消能减震技术可以有效降低地震对建筑物的影响,提高其抗震性能。
通过在建筑物的底部或中部设置减震装置,可以减少地震引起的位移和加速度,保护建筑物的完整性和稳定性。
2. 桥梁工程:桥梁是地震灾害中易受损的结构之一。
消能减震技术可以有效控制桥梁的动态响应,降低地震对桥梁的影响。
通过在桥梁的支座或桥墩上设置减震装置,可以有效减少桥梁的震动幅度和变形。
3. 石油钻井平台:石油钻井平台通常位于海上或海底,容易受到地震和海浪的影响。
消能减震技术可以在石油钻井平台上设置减震装置,降低地震和海浪对平台的影响,提高平台的稳定性和安全性。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是指利用特定的装置或者结构,通过吸收、转移和消散地震能量,减小或者消除地震对建筑物或者其他工程结构的破坏作用,保护人员财产安全的一种技术手段。
消能减震技术在建筑物、桥梁、核电站等工程领域广泛应用。
消能减震技术的发展离不开科学家们多年的研究和探索。
早在20世纪70年代以前,人们对于消能减震技术的认识还相对模糊,无法有效地应对地震带来的破坏。
随着科学技术的进步和对地震的更深入了解,消能减震技术逐渐实现了突破。
消能减震技术的核心思想是通过将能量吸收和转移到特定的装置或者结构上,从而减小地震对于建筑物的影响力。
常见的消能减震技术包括筒形摩擦减震器、摆锤减震器、液压减震器等。
筒形摩擦减震器是一种常见且成熟的消能减震技术。
它是由摩擦材料包裹的内阻尼器和支撑结构组成。
当地震发生时,摩擦材料会发生滑动摩擦,将地震能量转移为摩擦热量。
这样一来,地震能量就被消散掉,减小了对建筑物的冲击。
摆锤减震器是利用重锤的动能来减小地震的影响。
它由一个或多个质量球通过绳子或者链条和建筑物相连接。
地震发生时,重锤会保持静止,从而吸收和转移能量。
摆锤减震器的优点是结构简单,成本低廉,但消能能力有限,一般适用于小型建筑物。
液压减震器是利用液体的不可压缩性来减小地震的冲击。
液压减震器由一个密闭的液体室和一个负责施加压力的泵组成。
当地震发生时,液体会吸收地震能量,将压力转移到液体室中。
这样一来,建筑物所受到的冲击会大大减小。
消能减震技术的应用范围广泛,不仅可以用于建筑物的抗震设计,还可以应用于桥梁、电力设施、核电站等工程结构的抗震设计。
消能减震技术的优点是减小地震破坏,保护人员财产安全。
它也存在一些问题,例如技术成熟度不足、施工难度大、维修成本高等。
随着科技的进步和对地震的深入研究,消能减震技术将会越来越受到关注和重视。
在未来,人们将继续努力研究和改进消能减震技术,以提高其抗震能力和应用范围。
也需要加强消能减震技术的宣传和推广,提高公众对于地震防护的认知和意识,建立一个更加安全稳定的社会环境。
消能减震原理与技术探析
消能减震原理与技术探析消能减震原理与技术是一种被广泛应用于建筑、桥梁和其他结构中的被动控制技术,其目的是在地震等自然灾害来临时,通过减小结构的地震反应,保护结构的安全,减少灾害造成的损失。
一、消能减震原理消能减震的原理在于通过在结构中设置消能装置,如阻尼器、调谐质量阻尼器等,来吸收和消耗地震能量,从而减小结构的地震反应。
这些消能装置在平时可以处于静止状态,当地震发生时,它们会根据地震的强度和频率进行调节,以最大程度地吸收和消耗地震能量。
二、消能减震技术消能减震技术主要分为两大类:被动控制技术和主动控制技术。
被动控制技术是最常用的控制技术,其优点是构造简单、造价低、可靠性高,适用于大多数土木工程结构。
以下是被动控制技术的几种主要方法:1.基础隔震技术:通过在建筑物的基础或底部设置隔震层,如橡胶隔震支座、砂垫层等,来隔离地震能量向上部结构的传递。
2.消能减震技术:通过在结构中设置消能装置,如阻尼器、调谐质量阻尼器等,来吸收和消耗地震能量。
3.耗能减震技术:通过在结构中设置耗能装置,如铅阻尼器、粘弹性阻尼器等,来消耗地震能量。
4.吸能减震技术:通过在结构中设置吸能装置,如吸能锚栓、吸能支撑等,来吸收地震能量。
主动控制技术是一种更为先进的控制技术,其优点是可以实时监测和控制系统的工作状态,适用于对安全性和稳定性要求较高的建筑物。
以下是主动控制技术的几种主要方法:1.主动质量阻尼技术:通过在建筑物中设置传感器和作动器,实时监测建筑物的振动情况,并根据监测结果调节作动器的动作,以减小建筑物的振动反应。
2.主动支撑技术:通过在建筑物中设置传感器和作动器,实时监测建筑物的变形情况,并根据监测结果调节作动器的动作,以防止建筑物的过度变形。
3.主动震动控制技术:通过在建筑物中设置传感器、作动器和控制系统,实时监测建筑物的振动情况,并根据监测结果自动调节控制系统的输出,以最小化建筑物的振动反应。
三、消能减震技术的优点消能减震技术的优点主要体现在以下几个方面:1.能够显著提高结构的安全性:消能减震技术可以显著降低结构在地震等自然灾害下的反应,从而避免结构出现破坏和倒塌的现象。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是一种能够在震动系统中吸收部分动能,并将其转换成其他形式的技术。
这项技术的主要目的是将机械设备在遭受地震、风雨等自然灾害时的震动减少到最小程度,从而保护机器的安全,减轻灾害造成的损失。
消能减震技术在汽车制造、建筑工程、高科技医疗装置和航空航天等领域,得到了广泛应用。
消能减震技术的基本原理是在震动系统中引入一种消能器,这种消能器可以将机械设备在发生震动时的动能吸收,然后将其转换成其他形式的能量储存或转移给其它子系统。
一般情况下,消能器是由材料或液体制成的。
消能器在遭受震动时,可以通过内在的阻尼机制,将其自身的振动能量转化成热能、声能等形式的能量。
消能减震技术的应用可分为主动和被动两大类。
主动消能减震技术是指在震动系统中引入一个主动能源,通过抵消机械系统的自身震动,并利用消能器耗散机械系统的振动能量;被动消能减震技术则是在机械系统受到外部震动时,通过消能器吸收部分振动能量,并将其转换成其他形式的能量储存或转移给其它子系统。
在汽车制造业中,消能减震技术广泛应用于减震器和刹车系统中。
减震器能够通过液体阻尼,消耗车身在行驶时产生的震动能量,从而保证车辆行驶的平稳性。
而刹车系统中的消能器,则能够将车轮制动时产生的动能转移给制动片,并将其耗散掉。
在建筑工程领域,消能减震技术主要应用于地震减震设备、桥梁拱架和斜拉索等结构中。
地震减震设备可以通过减少建筑物在地震时的位移和振动,从而保护建筑物的结构和人员的安全。
桥梁拱架和斜拉索的消能器则能够通过减少桥梁在风力等外部作用下的振动,保护桥梁的结构安全。
在高科技医疗装置领域,消能减震技术成为了医疗设备中不可或缺的一部分。
磁共振成像(MRI)等高端医疗设备需要极为稳定的环境来保证成像的准确性,因此消能减震技术被广泛应用于这些设备的制造中。
在航空航天领域,消能减震技术同样被广泛应用。
飞机在起飞、降落和飞行过程中会产生大量的振动和冲击力,消能减震系统为飞机提供了一种有效的减震处理方式。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是一种通过调节材料的结构和性能来减轻能量传输和减震的技术。
它已经被广泛应用在建筑、桥梁、汽车、航天等领域,是一种非常有效的减震技术。
本文将从减震原理、应用领域和发展趋势等方面,深入浅出地探讨消能减震技术。
一、减震原理消能减震技术的核心在于将外界的能量转化为其他形式或减轻其传递过程,从而减小震动波动的幅度,保护结构系统安全。
它主要包括以下几种原理:1. 摩擦减震原理:通过利用摩擦力的消耗作用,在结构中设置摩擦减震器,当结构发生震动时,摩擦将部分能量转换为热,从而减缓震动的幅度。
2. 液体阻尼原理:将结构中的振动能量通过液体介质传递,液体阻尼器中的摩擦和粘滞作用将振动能量转化为热能,达到减震的效果。
3. 弹性本征减震原理:通过设计材料的结构和性能,使其在受到外力作用时可以吸收一定的能量,减小振动波动的幅度。
二、应用领域消能减震技术已经在许多领域得到了广泛的应用,主要包括建筑、桥梁、汽车和航天等行业。
1. 建筑领域:在地震频繁的区域,消能减震技术可以有效地减小建筑结构在地震中的震动幅度,保护建筑物和居民的安全。
2. 桥梁领域:大型桥梁在受风或地震等自然灾害影响时易发生振动,消能减震技术可以有效地减小桥梁的振动幅度,保证桥梁的安全运行。
3. 汽车领域:在汽车的悬挂系统中使用消能减震技术,可以有效地减小行驶中车辆的颠簸感,提高乘坐舒适度。
4. 航天领域:航天器在飞行过程中会受到各种外部力的影响,消能减震技术可以有效地保护航天器的安全和稳定。
三、发展趋势消能减震技术是一种非常有效的减震技术,随着科学技术的发展,它将会在未来得到更广泛的应用,并有以下几个发展趋势。
1. 多元化发展:消能减震技术将会在材料、结构设计、工艺制造等方面得到更多的创新,实现多元化的发展,以更好地适应不同环境和应用领域的需求。
2. 智能化发展:随着物联网和人工智能的发展,消能减震技术将会更加智能化,能够实时感知结构的状态并做出相应的调节,提高减震效果和安全性。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是一种在工程设计中常见的减震措施,它能够通过吸收或者消散地震或其他震动的能量,减轻地震或其他震动对建筑物或结构物的影响,保护人员的安全和财产的无损。
消能减震技术的原理是利用特定的装置或材料,在地震或其他震动力作用下,将能量转化为热能或其他形式的能量消耗掉,从而减轻建筑物或结构物所受到的震动冲击。
其中一种常见的消能减震技术是利用减震装置。
减震装置通常由多个弹性元件组成,包括弹簧、阻尼器和限位器等。
它们可以将地震或其他震动产生的能量转化为弹性变形和阻尼损耗,从而减轻地震或其他震动对建筑物或结构物的作用。
另一种常见的消能减震技术是利用阻尼材料。
阻尼材料可以通过粘滞阻尼、摩擦阻尼、液体阻尼等方式吸收或者耗散地震或其他震动的能量,从而减少震动对建筑物或结构物的影响。
常用的阻尼材料有橡胶、钢丝绳、液体等,它们具有较好的抗震性能和消能能力,广泛应用于建筑物、桥梁、塔楼等工程结构中。
消能减震技术的应用可以显著改善建筑物或结构物在地震或其他震动中的抗震性能,并且减轻震动对建筑物或结构物的毁坏程度。
与传统的抗震设计方法相比,消能减震技术具有以下优点:消能减震技术可以提供更稳定的结构性能。
在地震或其他震动作用下,通过消耗能量,减震装置或阻尼材料可以使结构具有较大的弹性变形,从而降低结构的刚度,增加结构的柔性,提高结构的耐震性能。
消能减震技术可以减少地震或其他震动所带来的横向力和弯矩,从而减小结构的变形和损伤。
这有助于延缓结构的破坏过程,并且降低地震或其他震动对建筑物或结构物的冲击力。
消能减震技术可以提高建筑物或结构物的恢复能力和可修复性。
在地震或其他震动结束后,消耗掉的能量可以迅速恢复,使建筑物或结构物回归原位,减少人员伤亡和财产损失。
消能减震技术也有一些限制和挑战。
消能减震技术的应用范围受到一定的限制,主要用于大型建筑物或结构物。
消耗掉的能量需要通过合适的方式进行处理,以免对环境造成影响。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是一种通过增加结构的耗能能力来减轻结构受力的技术。
它通过使用一些特殊的材料和结构设计,可以使结构在地震或其他外力作用下产生一定的变形和能量耗散,从而减小结构受到的动态荷载,保护结构的完整性和安全性。
这种技术的出现得益于对地震灾害的深入研究和对结构动力性能的认识。
传统的结构设计主要以抗震能力为目标,通过结构刚度和强度的提高来抵抗地震力。
但随着科学技术的发展,人们逐渐意识到传统设计方法在减震方面的不足之处,如刚性结构难以耗散地震能量,容易发生破坏;结构的刚度和强度不能完全适应地震波动的变化等。
消能减震技术的原理是通过在结构中引入可耗能元件,如摩擦耗能器、液体阻尼器等,通过这些元件的摩擦或液体阻尼作用,将地震能量转化为结构内部的微小变形和热能耗散。
这样可以有效降低地震波对结构的冲击力,减小结构的位移和加速度,从而达到减震的效果。
消能减震技术有着广泛的应用领域。
在高层建筑中,可以通过在结构柱和梁的连接处设置摩擦耗能器,来减少地震波对结构的影响,保护建筑的稳定性;在桥梁和交通设施中,可以使用液体阻尼器,使结构能够在地震时产生一定的变形和位移,减小地震对结构的破坏;在核电站和重要基础设施中,可以使用摩擦耗能器和液体阻尼器来保护设备设施的完整性。
消能减震技术也存在一些挑战和问题。
技术的成本较高,需要使用一些特殊材料和装置,增加了项目的造价;技术的应用范围相对有限,只能针对一些特定的结构和工程进行设计和施工;技术的长期性和稳定性有待进一步研究和验证,需要考虑结构的寿命和维护问题。
消能减震技术是一种有效的减震方法,可以提高结构的抗震能力,保护人员的生命财产安全。
随着科学技术的不断发展,相信消能减震技术将会得到更广泛的应用和推广,为人们创造更安全、可靠的建筑环境。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是指利用材料本身的能量吸收和释放特性,能够减轻地震、风灾等自然灾害对建筑物及结构的影响,减少损失和保护人身安全的一种技术。
随着科技的发展,消能减震技术的应用越来越广泛,对于抗灾减灾起着重要的作用。
本文将从消能减震技术的原理、应用和发展前景等方面进行探讨。
一、消能减震技术的原理消能减震技术主要包括了粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、隔震支座等。
这些技术主要利用材料的特性来达到减轻地震等自然灾害对建筑物及结构的影响。
粘滞阻尼器是一种通过材料的粘滞特性来吸收和释放能量的技术,主要由粘滞片、粘滞剪力器等组成。
摩擦阻尼器则是利用材料的摩擦力来阻尼振动,通过调整摩擦系数和压力来实现减震效果。
隔震支座则是通过一定的几何形状和材料结构来达到减震的效果,可以将建筑物和地基隔离开来,减少地震对建筑物的影响。
消能减震技术在建筑结构、桥梁、输电线路等领域都有着广泛的应用。
在建筑结构中,消能减震技术可以有效减少地震对建筑物的影响,提高建筑物的抗震能力。
在桥梁工程中,消能减震技术可以有效减缓桥梁结构的振动,提高桥梁的安全性和舒适性。
在输电线路中,消能减震技术可以有效减少风灾对输电线路的影响,提高输电线路的可靠性。
随着科技的不断进步,消能减震技术将会得到更广泛的应用和发展。
未来,在建筑结构领域,消能减震技术将不断创新,推出更多更优秀的产品,提高建筑物的抗震能力。
在桥梁工程领域,消能减震技术将不断突破,为桥梁结构的设计和施工提供更多更可靠的技术支持。
在输电线路领域,消能减震技术也将不断创新,提高输电线路的可靠性和安全性。
消能减震技术是一项非常重要的技术,它可以有效地减轻地震、风灾等自然灾害对建筑物及结构的影响,减少损失和保护人身安全。
随着科技的不断进步,消能减震技术将会得到更广泛的应用和发展,为人类的生命和财产安全作出更大的贡献。
希望通过今天的分享,大家对消能减震技术有了更深入的了解,也希望未来能有更多的科技人才投身于这个领域,为人类社会的进步做出更大的贡献。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是指在建筑结构设计中采用一系列措施来减小或消除地震产生的震动对建筑物的影响,保护人们的生命安全和财产安全。
该技术主要通过调整和优化结构的刚度和阻尼来实现减震效果,从而在地震发生时,减少地震能量对建筑物的破坏。
消能减震技术的基本原理是利用某些装置或建筑材料的特殊性能来吸收或转移地震能量。
常见的消能减震装置包括液体阻尼器、摩擦阻尼器、弹性材料等。
这些装置能够在地震来袭时相应地变形,将地震能量转化为其它形式的能量,从而减小震动对建筑物的影响。
液体阻尼器是其中一种常见的消能减震装置。
它主要由一个密闭的容器和一定量的阻尼液体组成。
当地震发生时,建筑物产生摆动,液体阻尼器内的液体会受到外部力的作用而相应地产生流动,从而吸收一部分地震能量。
液体阻尼器能够通过调整液体的粘度和填充量来适应不同建筑物的需求,实现减震效果。
摩擦阻尼器是另一种常用的消能减震装置。
它主要由摩擦面和阻尼装置组成。
当地震发生时,建筑物产生滑动摩擦,摩擦阻尼器的摩擦面会受到外部力的作用而产生摩擦力,从而消耗地震能量,减少震动对建筑物的影响。
摩擦阻尼器具有结构简单、可靠性高等优点,广泛应用于各类建筑物的减震设计。
弹性材料也是一种常见的消能减震技术。
通过在建筑结构中引入弹性材料,可以提高结构的柔度和变形能力,从而减少地震能量对结构的传播。
弹性材料通常包括橡胶、钢板等,其特点是具有较高的弹性模量和强度,能够有效地吸收和分散地震能量,减轻建筑物的荷载。
在消能减震技术中还有一种重要的措施是基础隔震技术。
通过在建筑物的基础上安装隔震装置,可以减小地震波传递到建筑物上的能量,从而减轻建筑物的震动。
常见的基础隔震装置包括橡胶隔震器、钢板弹簧等。
这些装置能够使建筑物相对地面具有一定的位移能力,在地震来袭时起到减震效果。
消能减震技术是一项重要的建筑工程技术,能够有效地减小或消除地震对建筑物的影响。
通过采用液体阻尼器、摩擦阻尼器、弹性材料等消能减震装置,以及基础隔震技术,可以大幅提高建筑物的地震抗震能力,保护人们的生命安全和财产安全。
消能减震技术.
2.1 位移相关型消能装置
粘弹性阻尼器。粘弹性阻尼器同时具有弹性刚度和 耗能性能。最早的粘弹性阻尼器是美国 3M 公司研 制开发的,它由两块 T 型钢板夹一块矩形钢板组 成,T 型约束钢板与中间钢板间夹有一层粘弹性材 料,这层材料的剪切变形与其相对应的剪应力存在 相位差,从而产生剪切滞回特性,增加了结构的阻 尼。弹性与粘性都对降低结构的动力反应起作用。 该消能器目前己得到广泛的应用。近年来开发出的 装置还有沥青橡胶组合粘弹性阻尼器、粘弹性橡胶 剪切阻尼器、超塑性硅氧橡胶粘弹性剪切消能制震 系统、杠杆粘弹性阻尼器等 。
消能减震的力学原理就是在结构会产生相对运 动的部位增设一些阻尼器之类的消能装置,当 结构受到地震作用时,这些阻尼器在结构相对 运动的强迫作用下,产生抵抗结构相对运动的 阻力运动,这些阻尼力在运动过程中做功,通 常以导致阻尼器发热而耗散掉部分结构相对运 动的能量,从而减小结构的地震响应,即减小 结构的损坏或保证结构的正常使用功能。
2.3 其他类型的消能装置
设置耗能杆件。在结构中设置一些耗能支撑、 隅撑或一些附属构件,当地震作用时,利用 这些构件的滞回耗能性能消耗一部分地震能 量以减弱主体结构的地震反应。这些构件在 地震后产生一定程度的损坏,但其更换方便, 维护成本低廉,因而也是一种耗能的重要方 式。
3、消能减震结构在工程中的应用
消能减震施工技术
传统的抗震方法是房屋上部结构和基础牢牢地连 接在一起,地震时,地面运动能量经过基础输入到房 屋结构,致使房屋结构发生振动、变形,甚至倒塌。 “消能隔震”的基本思想是使基础和上部房屋结构分 离,隔离地震能量向建筑物的输入。实现地震时地动 而建筑物基本不动,达到保证建筑物安全的目的。
1、消能减震结构的概念
消能减震结构步前已获得广泛的应用, 但各种消能减震装置有其各自的特点和适应 的范围。
消能减震技术
一、消能减震技术(一)技术内容消能减震技术是将结构的某些构件设计成消能构件,或在结构的某些部位装设消能装置。
在风或小震作用时,结构具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求;当出现大风或大震作用时,随着结构侧向变形的增大,消能构件或消能装置率先进入非弹性状态,产生较大阻尼,大量消耗输入结构的地震或风振能量,使主体结构避免出现明显的非弹性状态,且迅速衰减结构的地震或风振反应(位移、速度、加速度等),保护主体结构及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌,达到减震抗震的目的。
消能部件一般由消能器、连接支撑和其他连接构件等组成。
消能部件中的消能器(又称阻尼器)分为速度相关型如粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼墙、粘弹性阻尼墙;位移相关型如金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等和其它类型,如调频质量阻尼器(TMD)、调频液体阻尼器(TLD)等。
采用消能减震技术的结构体系与传统抗震结构体系相比,具有更高安全性、经济性和技术合理性。
(二)技术指标建筑结构消能减震设计方案,应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求,与采用抗震设计的设计方案进行技术和经济可行性的对比分析后确定。
采用消能减震技术结构体系的设计、施工、验收和维护应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011 和《建筑消能建筑技术规程》JGJ 297 进行,设计安装做法可参考国家建筑标准设计图集《建筑结构消能减震(振)设计》09SG610-2,其产品应符合现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209的规定。
(三)适用范围消能减震技术主要应用于多高层建筑,高耸塔架,大跨度桥梁,柔性管道、管线(生命线工程),既有建筑的抗震(或抗风)性能的改善,文物建筑及有纪念意义的建(构)筑物的保护等。
(四)工程案例江苏省宿迁市建设大厦、北京威盛大厦等新建工程,以及北京火车站、北京展览馆、西安长乐苑招商局广场4 号楼等加固改造工程。
二、建筑隔震技术(一)技术内容基础隔震系统是通过在基础和上部结构之间,设置一个专门的隔震支座和耗能元件(如铅阻尼器、油阻尼器、钢棒阻尼器、粘弹性阻尼器和滑板支座等),形成刚度很低的柔性底层,称为隔震层。
消能减震技术
3、消能减震结构在工程中的应用
对于金属阻尼器,存在疲劳断裂问题,如要求小震 下起作用则对支撑刚度要求较高,通常适用于相对 位移不太大的情况;摩擦阻尼器在小震情况下基本 无耗能作用,只有刚度贡献,且对于预压应力的精 度要求较高;对于铅阻尼器应考虑铅对环境的污染, 同样只适用相对位移不太大的情况;粘弹性阻尼器 的缺陷是其储存模量与损失模量的特性,与温度变 化和阻尼器相对剪切变形的频率密切相关温度高时 模量降低,故而耗能特性降低,但其模量是随着频 率增高而增大,但该两模量的比值却对温度变化和 加载频率不敏感;
2、消能减震结构的分类
位移相关型消Leabharlann 装置 速度相关型消能装置 其他类型的消能装置
2.1 位移相关型消能装置
铅阻尼器。铅阻尼器利用铅具有密度大、熔 点低、塑性高、强度底、耐腐蚀、润滑能力 强等特点,使得该消能器有较高的延性和柔 性,在变形过程中可以吸收大量的能量,并 有较强的变形综合能力。同时,通过动态回 复与再结晶过程,铅的组织和性能还可恢复 至变形前的状态。铅消能器类型主要有铅挤 压阻尼器、铅剪切阻尼器、铅节点阻尼器、 异型铅阻尼器等。
2.3 其他类型的消能装置
设置耗能杆件。在结构中设置一些耗能支撑、 隅撑或一些附属构件,当地震作用时,利用 这些构件的滞回耗能性能消耗一部分地震能 量以减弱主体结构的地震反应。这些构件在 地震后产生一定程度的损坏,但其更换方便, 维护成本低廉,因而也是一种耗能的重要方 式。
3、消能减震结构在工程中的应用
2.2 速度相关型消能装置
电磁流体阻尼器。电流(ER)变流体和磁流变(MR) 流体是 20 世纪 80 年代末兴起的两类性能极为相 似的可控流体。其流体效应可用电场强度和磁场强 度有效地控制。这些智能材料用于结构减震的主要 原理是它根据动力传感器测得的结构瞬时振动状态, 由 ER(MR)智能可调参数结构构件中的智能可调阻 尼器在各瞬态时调整参数,从而实现减小整个结构 地震反应的目的。用这些可控流体设计和制作的消 能器具有结构简单,所需驱动功率小,反应迅速等 特点,而且可和其它减震机构串、并联使用,以提 高功效。
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2.3 其他类型的消能装置
设置耗能杆件。在结构中设置一些耗能支撑、 隅撑或一些附属构件,当地震作用时,利用 这些构件的滞回耗能性能消耗一部分地震能 量以减弱主体结构的地震反应。这些构件在 地震后产生一定程度的损坏,但其更换方便, 维护成本低廉,因而也是一种耗能的重要方 式。
3、消能减震结构在工程中的应用
图14、阻尼器布置结构平面
图15、阻尼器安装立面
工程实例3
加固工程在采用了28个复合型铅粘弹性阻尼器后, 结构的阻尼比由5%增大至11%,最大层间位移角由 1/740减小至1/893,满足《高层建筑混凝土结构技 术规程》所规定的框架—剪力墙结构的最大层间位 移角限值。复合型铅粘弹性阻尼器能有效地增加结 构的阻尼比,减小结构的层间位移,达到了减震的目 的。 该工程是国内高层钢—钢筋混凝土混合结构 中安装阻尼器的第一个工程,也是采用消能减震技 术进行高层建筑结构加层的第一个工程。
图1、一层柱柱顶受损
图2、墙体出现裂缝
图3、节点包钢注胶加固
图4、节点加固施工
图5、锚栓固定钢板
工程实例1
该加固工程使用的消能装置是上海材料研究所研制 开发的粘滞阻尼器(图6),粘滞性阻尼器是消 能减 震控制技术中的一种消能装置,被安装于结构某部 位(如节点、连接缝或连接件、楼层空间等),在小 震作用下,阻尼器处于弹性状态,给结构提供刚度, 结构体系具有足够的抗侧刚度。在中、强地震作用 下,随着结构侧向位移的增大,阻尼器进入弹塑性状 态,产生较大阻尼力,通过把地震中传入结构的能量 转化为阻尼介质的热能,大量消耗传入结构中的地 震能量,以确保主体结构在中、强震中的安全使用。
2、消能减震结构的分类
位移相关型消能装置 速度相关型消能装置ห้องสมุดไป่ตู้ 其他类型的消能装置
2.1 位移相关型消能装置
铅阻尼器。铅阻尼器利用铅具有密度大、熔 点低、塑性高、强度底、耐腐蚀、润滑能力 强等特点,使得该消能器有较高的延性和柔 性,在变形过程中可以吸收大量的能量,并 有较强的变形综合能力。同时,通过动态回 复与再结晶过程,铅的组织和性能还可恢复 至变形前的状态。铅消能器类型主要有铅挤 压阻尼器、铅剪切阻尼器、铅节点阻尼器、 异型铅阻尼器等。
2.3 其他类型的消能装置
复合型阻尼器。复合型阻尼器是利用两种或 两种以上的消能元件或消能机制设计而成的 新型消能减震装置。已研制开发的一些复合 消能器有弹塑性-摩擦型阻尼器、弹塑性-粘 弹性阻尼器、摩擦-粘弹性阻尼器、铅粘弹 性阻尼器、流体-粘弹性阻尼器等。
2.3 其他类型的消能装置
调频质量和调频液体阻尼器。又称 TMD 和 TLD。 TMD是在结构中增设装有附加质量块的外加机构, 使其自振频率与结构自振频率基本一致,利用共振 原理,将外激励的能量消耗在外加机构中的质量块 的运动上,从而达到减震的目的。TLD 除了具有 TMD 的功能外,还要求通过增设在结构上的容器 中的液体的运动来消耗和吸收振动能量,从而达到 减震的目的。这两种装置较简单,易于实施,但是 减震效果受限,对结构自振频率的估计精度要求很 高。
图11、三位分析模型中摩擦阻尼支撑的布置
图12、摩擦耗能器在安装过程和安装完成
3.3 工程实例3
潮汕星河大厦位于汕头市金环路东侧,总建 筑面27976.8平米 ,地下1层,地上总高度 98.70米。分塔楼和裙房两部分,裙楼4层,塔 楼25层(设计22层,后加3层)。结构平面形状 为椭圆形。结构形式为钢管混凝土组合结构, 结构体系为核心剪力墙筒外框架体系。 潮 汕星河大厦由于原设计为22层,施工至12层 时,业主提出增加3层,结构变为25层。
2.2 速度相关型消能装置
电磁流体阻尼器。电流(ER)变流体和磁流变(MR) 流体是 20 世纪 80 年代末兴起的两类性能极为相 似的可控流体。其流体效应可用电场强度和磁场强 度有效地控制。这些智能材料用于结构减震的主要 原理是它根据动力传感器测得的结构瞬时振动状态, 由 ER(MR)智能可调参数结构构件中的智能可调阻 尼器在各瞬态时调整参数,从而实现减小整个结构 地震反应的目的。用这些可控流体设计和制作的消 能器具有结构简单,所需驱动功率小,反应迅速等 特点,而且可和其它减震机构串、并联使用,以提 高功效。
工程实例3
根据耗能支撑的布置原则和振型分解反应谱 法计算的层间变形确定: 在第4,6,7,11,16,20,24层安装阻尼器,每层 4个,对称布置。第6,7层阻尼器安装于4轴及 7 轴,其余安装于5轴及6轴。图14为阻尼器 结构布置平面图。阻尼器连接放置做法见图 15。
图13、复合型铅粘弹性阻尼器
3、消能减震结构在工程中的应用
对于金属阻尼器,存在疲劳断裂问题,如要求小震 下起作用则对支撑刚度要求较高,通常适用于相对 位移不太大的情况;摩擦阻尼器在小震情况下基本 无耗能作用,只有刚度贡献,且对于预压应力的精 度要求较高;对于铅阻尼器应考虑铅对环境的污染, 同样只适用相对位移不太大的情况;粘弹性阻尼器 的缺陷是其储存模量与损失模量的特性,与温度变 化和阻尼器相对剪切变形的频率密切相关温度高时 模量降低,故而耗能特性降低,但其模量是随着频 率增高而增大,但该两模量的比值却对温度变化和 加载频率不敏感;
3.2 工程实例2
联邦电子科研大楼位于加拿大首都渥太华,它建于 1993年,在2003年增加了1层。这是一幢3层的混 凝土框架结构的建筑,带有1层的地下室。基于对里 边重要的科研设备装置的安全考虑,工程人员决定 采用摩擦耗能支撑对其进行加固。摩擦支撑的布置 如图11所示,在两条斜支撑的交点处共安装23个滑 移为300kN的摩擦耗能器(图12)。摩擦耗能器的 使用使整个加固工程变得很经济,而且这些阻尼器 可以吸收地震能量,保护建筑及其里面的设备。
2.2 速度相关型消能装置
粘滞流体阻尼器。粘滞流体阻尼器曾广泛应用于军 事和航空领域。目前已在建筑和桥梁的振动控制中 得到运用,已研制开发的粘滞流体阻尼器有筒式流 体阻尼器、粘性阻尼墙系统、油动式阻尼器等。筒 式流体阻尼器一般由缸体、活塞和粘滞流体组成。 活塞上开有小孔,或活塞与筒体之间留有间隙,活 塞可在充有硅油或其它粘滞流体的缸筒内作往复运 动,当活塞与筒体间产生相对运动时,流体从活塞 的小孔内通过,或从活塞与筒体之间的间隙中通过, 对两者的相对运动产生阻力,从而耗散能量。
工程实例3
经初步设计分析,Y方向在小震作用下,结构 的层间位移个别楼层不满足《建筑抗震设计 规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》 的要求,经采用传统加固方案和采用消能减 震加固方案对比分析后,确定采用消能减震 加固方案。 本工程的耗能部件采用由广州 大学周云教授研制的复合型铅粘弹性阻尼器 (图13)。
消能减震施工技术
传统的抗震方法是房屋上部结构和基础牢牢地连 接在一起,地震时,地面运动能量经过基础输入到房 屋结构,致使房屋结构发生振动、变形,甚至倒塌。 “消能隔震”的基本思想是使基础和上部房屋结构分 离,隔离地震能量向建筑物的输入。实现地震时地动 而建筑物基本不动,达到保证建筑物安全的目的。
1、消能减震结构的概念
消能减震的力学原理就是在结构会产生相对运 动的部位增设一些阻尼器之类的消能装置,当 结构受到地震作用时,这些阻尼器在结构相对 运动的强迫作用下,产生抵抗结构相对运动的 阻力运动,这些阻尼力在运动过程中做功,通 常以导致阻尼器发热而耗散掉部分结构相对运 动的能量,从而减小结构的地震响应,即减小 结构的损坏或保证结构的正常使用功能。
消能减震结构步前已获得广泛的应用, 但各种消能减震装置有其各自的特点和适应 的范围。
3、消能减震结构在工程中的应用
速度相关型消能器如粘滞流体阻尼器适用各种相对 位移情况,其阻尼力与相对运动速度的相关关系, 在相对运动速度不大600mm/s 及相对运动频率不 大于3Hz 的工作状态下非常稳定,其对支撑刚度 的要求是与阻尼力的大小,期望阻尼器耗能的起始 行程状态相关联的,与结构的层间刚度不直接相关 它的耗能性能及耐疲劳性能较好,较大的温差环境 温度对其阻尼力大小有些轻微影响但目前对其耗能 性能的耐久性尚无可靠数据说明,即是说位于室内 正常环境下,经年或更长时间后的耗能性能的变化 情况尚无可靠资料证明。
结构消能减震建筑的特点
消能减震装置可同时减少结构的水平和竖向 的地震作用,适用范围较广,结构类型和高 度均不受限制 消能减震装置应使结构具有足够的附加阻尼, 以满足罕遇地震下预期的结构位移要求 由于消能减震结构不改变结构的基本形式, 除消能部件和相关部件外,结构设计仍可按 照规范对相应结构类型的要求执行
工程实例1
在2层安装4KZ2700Sx100X的粘滞阻尼器和4 个型号为KZ2700Sx100F的粘滞阻尼器(图8)。 根据计算结果,支撑采用π 字形(图9)、斜拉 (图10)的钢支撑。
图8、2层阻尼器布置结构平面
图9、π字形支撑
图10、斜拉支撑
工程实例1
该学校使用粘滞阻尼器来消能减震,加固因地震受损房屋在我国 还是首次。本次加固费用约为160万元;而进行传统加固至少要 对基础和1~3层共32根柱子做截面加大处理,每根柱子加固费用 大约为5万元,另传统加固过程中损坏的墙体楼面板以及水电管 线等恢复费用约为20万元,总计费用预计约为180万元。采用粘 滞性阻尼器加固节省了不低于10%的费用。而且使用阻尼器技术 加固,不会压缩房屋使用面积,拆除工作量小,施工干扰性小且周 期短,基本上终身不用维护。 安装阻尼器的消能减震结构,将有 效减少结构的地震反应,使结构不产生过大的振动,确保结构不 发生破坏倒塌。在将安全度提高一度的情况下,主体结构的截面 尺寸也不用增加,结构体系的安全度仍能满足现行规范的要求, 可以获得显著的经济效益,可降低造价10%~20%。在相同的结构 体系下,安装粘滞阻尼器可大大提高结构的可靠度。本项目的工 程中,虽仅安装了少量阻尼器(20个),但减震效果明显,且使结构 抗震设防烈度成功提高一度。
2.1 位移相关型消能装置