粘滞阻尼器减震结构设计方法及计算实例
黏滞阻尼器减震设计
第43卷第16期• 56 • 2 0 1 7 年 6 月山西建筑SHANXI ARCHITECTUREVol. 43 No. 16Jun. 2017文章编号：1009-6825 (2017) 16-0056-02黏滞阻尼器减震设计陈斌(山西省建筑设计研究院，山西太原030013)摘要:简单介绍了黏滞阻尼器的构造组成，耗能原理,从技术、经济两方面，阐述了其技术优势,并以山西某中学教学楼为例，分 析了在减震结构中增加黏滞阻尼器的设计方法，有助于提高建筑的抗震能力。
关键词:地震，减隔震技术，黏滞阻尼器，框架结构中图分类号:T U352 文献标识码:A地震又称地动，是地球上一种比较常见的自然灾害，成因是 由于地球在不断运动和变化的过程中，积累了巨大的能量，当能 量积攒到一定程度，就会快速的从地壳薄弱的地方释放出来，使 地表产生震动，形成地震，当释放的能量较大时，就会形成有破坏 力的地震。
我国所处的位置是地壳较薄弱，地震比较多发的位 置，所以抗震设计是我们国家建筑设计的一个重要部分。
由于目前人类的科技水平尚不能预测地震的发生，所以对于 地震，我们能做的仅仅是提高建筑抗震性能，使地震对建筑产生 的影响降到最小。
现在我们经常用到的抗震设计方法是通过提 高结构自身的性能来抵抗地震作用，比如增加结构梁柱的截面及 配筋、增设剪力墙、梁柱增设型钢等，这类方法既不经济，又不具 备自我调节功能，当发生较大地震时，会造成严重破坏。
本文要 介绍的一种新的结构抗震方法，通过安装黏滞阻尼器来控制结构 振动,达到减小地震对建筑影响的方法。
1黏滞阻尼器构造及消能原理1)黏滞阻尼器是一种被动耗能的阻尼器，当其合理的安装在 建筑物上时,能消耗、转移、吸收结构地震时产生的振动能量，减 小结构振动，从而达到抗震的目的。
目前我们常用的黏滞阻尼器 由以下部分组成:缸体、活塞杆、活塞、阻尼孔（位于活塞上）、硅油 (黏滞流体阻尼材料)等，如图1所示。
高位转换粘滞阻尼减震结构阻尼器合理阻尼系数研究
图1
计算模型
Fig． 1 Calculation models
8］～ ［ 13 ］ ， 将《抗规 》 中的加速度反应谱进行转换 献［ 即： 可得到位移反应谱， 1 T2 Sa （ 6） 2 S a S d = 2 （ 2 π ） （ 1 － ξ2 ） ω （1 －ξ ） 式中： S d 为位移反应谱； S a 为加速度反应谱； ω 为结 构频率； ξ 为结构阻尼。 Sd =
（ 1． 广州大学 土木工程学院，广州 510006 ； 2 广州大学 建筑设计研究院，广州 510405 ）
摘
《高层建筑混凝土结构技术规程 》 《建筑抗震设计规范》 要： 根据 和 对高位转换结构体系框支层的层间位移和
结构等效侧向刚度的限制要求， 采用等效侧向刚度计算方法， 将高位耗能减震结构分解成框撑剪力墙结构和纯剪力墙结 结合振型分解反应谱理论和线性粘滞阻尼减震结构等效阻尼比计算方法， 推导出高位转换粘滞阻尼减震结构合理阻 构， 尼系数的计算公式。最后， 通过算例分析得出， 采用上述方法计算高位转换粘滞阻尼减震结构粘滞阻尼系数是可行的， 该 方法计算公式简单实用， 可用于高位转换粘滞阻尼减震结构的初步设计 。 关键词： 高位转换耗能减震结构； 粘滞阻尼器； 阻尼系数 中图分类号： TU352． 1 文献标识码： A
基金项目： 国家自然科学基金项目（ 50678040 ） ； 广东省自然科学基金团 队 项 目 （ 8351009101000001 ） ； 广 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目 （ 8151009101000010 ） 收稿日期： 2009 － 08 － 31 通讯作者 周 修改稿收到日期： 2010 － 01 － 04 1981 年生 第一作者 吴从晓 男， 博士， 1965 年生 云 男， 教授， 博士生导师，
粘滞流体阻尼器消能减震与工程实例分析
粘滞流体阻尼器消能减震与工程实例分析张志浩;潘文【摘要】In the structural design of building, because of its excellent seismic performance, energy dissipation structure is widely used. Yunnan Province has a number of seismic fracture zone, the promotion and application of energy dissipation technology has a very important significance. This article takes the design of an dormitory building as an example, introducing the energy dissipation technology and the viscous damper. Through the elastic plastic time history analysis of the structure, the seismic response of damping structure and non-damping structure are compared. The analysis results show that: compared with traditional structure, the application of viscous dampers reduces the story drift and story shear force, and greatly improves the seismic performance of the structure.%在建筑结构设计中,消能减震结构因其优越的抗震性能而得以广泛的运用.云南省地域内包含多条地震断裂带,消能减震技术的推广和应用有着十分重要的意义.本文以昌宁三中宿舍楼的减震设计为例,介绍消能减震技术及黏滞阻尼器;对结构进行弹塑性时程分析,对比减震与非减震结构的地震响应.分析结果表明:与传统结构相比,黏滞阻尼器的运用,减小了结构的层间位移和层间剪力,大幅度提高了结构的抗震性能.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)005【总页数】3页(P118-120)【关键词】消能减震;黏滞阻尼器;抗震性能;时程分析【作者】张志浩;潘文【作者单位】昆明理工大学建筑工程学院,昆明650000;昆明理工大学建筑工程学院,昆明650000【正文语种】中文【中图分类】TU973+.120 引言近年来，大地震频发，它自身的破坏性和所引发的次生灾害严重威胁了人类的生存和发展。
成都液体粘滞阻尼器计算
成都液体粘滞阻尼器计算液体粘滞阻尼器是一种常用的阻尼装置，广泛应用于建筑结构、桥梁、机器设备等领域。
在进行成都液体粘滞阻尼器的计算时，我们需要考虑以下几个方面：运动方程、液体阻尼力、阻尼系数、装置参数等。
一、运动方程：液体粘滞阻尼器是一种阻尼器，主要起到减缓系统振动的作用，其阻尼力正比于速度的一阶导数。
运动方程可以用下面的公式表示：$$F_v = cv$$其中，$F_v$是液体阻尼力，$c$是阻尼系数，$v$是速度。
二、液体阻尼力：液体阻尼力由液体的黏滞性质产生，可以用下面的公式表示：$$F_v = \phi \cdot A \cdot v$$其中，$F_v$是液体阻尼力，$\phi$是液体黏滞系数，$A$是液体流动面积，$v$是速度。
三、阻尼系数：液体阻尼器的阻尼系数是一个与装置参数和设备运动速度相关的参数。
通常情况下，可以通过试验或模型分析来确定。
四、装置参数：液体粘滞阻尼器的装置参数包括：液体黏滞系数、液体流动面积等。
液体黏滞系数可以通过试验测得，液体流动面积可以根据装置设计数据得到。
根据以上的基本原理，我们可以进行成都液体粘滞阻尼器的计算。
具体步骤如下：1.确定系统运动方程以及相关参数。
2.根据运动方程，计算液体阻尼力。
3.根据液体阻尼力和速度，计算阻尼系数。
4.根据所给的装置参数，计算液体黏滞系数和液体流动面积。
5.将计算得到的液体阻尼力和装置参数代入运动方程，求解系统响应。
在计算过程中，需要注意以下几个问题：1.考虑系统的频率响应，确定合适的阻尼系数和装置参数。
2.注意阻尼器的工作范围，避免超过其设计的最大阻尼力或速度。
3.液体黏滞系数和液体流动面积的准确计算，尽量保证计算精度。
4.考虑系统的非线性特性，如摩擦力等。
总结起来，成都液体粘滞阻尼器的计算主要包括运动方程、液体阻尼力、阻尼系数、装置参数等方面的考虑。
在具体计算过程中，需要根据装置实际情况和设计需求，确定合适的参数值，并进行相应的计算分析。
粘滞抗震阻尼方案
粘滞抗震阻尼方案全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：粘滞抗震阻尼技术是一种新型的结构抗震措施，通过在建筑结构中添加粘滞阻尼器，有效地提高了建筑结构的抗震性能，减小了地震对建筑物的破坏程度，保障了建筑物及其中的人员财产的安全。
粘滞抗震阻尼技术的应用在建筑工程领域已经得到了广泛推广和应用，在许多高层建筑、桥梁、机场等工程中都得到了成功的应用。
粘滞抗震阻尼技术的原理是利用摩擦力和粘滞性来抑制建筑结构在地震中的振动，减小结构受力，从而提高结构的抗震性能。
粘滞阻尼器是安装在建筑结构中的一种特殊设备，它通过内部的粘滞性液体和可动部件来吸收结构振动能量，减小结构的振动幅度，起到减震的作用。
粘滞阻尼器的抗震效果与其材料、设计、安装等因素有关，合理设计和使用粘滞阻尼器可以有效提高结构的抗震性能。
粘滞抗震阻尼技术在实际应用中有许多优点。
粘滞阻尼器具有很强的耗能能力，能够有效地吸收结构振动的能量，减小结构受力，在地震发生时能够有效地减小结构的振动幅度，降低地震对建筑物的损坏。
粘滞阻尼器具有较大的位移能力，能够在大幅度地震作用下发挥作用，维持建筑结构的稳定。
粘滞抗震阻尼技术的成本相对较低，安装简便，对已建成的建筑也可以进行后期加固，具有很好的适用性和经济性。
第二篇示例：随着科技的不断发展和建筑技术的不断进步，粘滞抗震阻尼方案在建筑设计中扮演着越来越重要的角色。
粘滞抗震阻尼技术是一种利用特定材料的粘滞和变形特性来减少结构受地震作用时的振动幅度和减少结构的损伤程度的技术。
它是一种通过在结构中引入能吸收和转移振动能量的装置或材料，从而提高结构的抗震性能和减小地震对结构的影响的技术。
在许多地震频繁的地区，粘滞抗震阻尼技术已经成为建筑设计中的重要组成部分。
粘滞抗震阻尼技术的原理是利用粘滞性材料的内聚力和内摩擦力，通过将粘滞材料置于结构构件内部或外部，在地震作用下形成一种阻尼效应，减小结构的振动幅度，提高结构的抗震性能。
目前，粘滞抗震阻尼技术主要包括粘滞阻尼器、粘滞橡胶支座、粘滞剪力墙等几种形式。
粘滞阻尼减震框架结构抗震设计方法
粘滞阻尼减震框架结构抗震设计方法粘滞阻尼减震框架结构是一种新型的结构抗震设计方法，它通过在结构中增加粘滞阻尼器，可以有效降低结构在地震荷载下的反应，提高结构的抗震性能。
本文将从粘滞阻尼器的工作原理、设计参数选择和设计实施等方面进行详细介绍。
一、粘滞阻尼器的工作原理粘滞阻尼器是一种通过能量耗散机制来减震的装置，其主要工作原理是通过粘滞液体在两端形成阻尼力，吸收结构的振动能量，从而减小结构的震动响应。
粘滞阻尼器的基本组成是一对金属板和介质组成，介质采用粘滞液体，当结构发生振动时，粘滞液体在金属板的挤压下发生形变，形成粘滞力对结构进行耗能减震。
二、粘滞阻尼器的设计参数选择1.阻尼剂的选择：一般采用具有稳定粘滞性能的液体作为阻尼剂，如硅油、粘滞胶等。
在选择阻尼剂时需要考虑其耐久性、温度敏感性和使用寿命等因素。
2.金属板的选择：金属板的选择应考虑其强度和刚度，以保证其可以承受结构的地震力并提供足够的刚度，同时还需考虑材料的防腐蚀性和焊接性能等因素。
3.粘滞阻尼器的布置：粘滞阻尼器的布置应根据结构的特点和设计要求来确定，一般情况下可将其布置在结构的主要受力区域，如柱子和梁的连接处等。
三、粘滞阻尼器的设计实施1.结构整体设计：在进行粘滞阻尼器的设计实施前，需要对整体结构进行设计计算，确定结构的受力性能和抗震性能等参数，并进行模拟分析和实验验证。
2.粘滞阻尼器的设计：根据结构的设计参数和受力情况，确定粘滞阻尼器的布置和数量，并进行粘滞阻尼器的尺寸和形状的计算与确定，保证其可以提供足够的阻尼力。
3.粘滞阻尼器的施工安装：在进行粘滞阻尼器的施工安装前，需要对其进行质量检查和试验验证，确保其性能符合设计要求，然后进行现场施工安装，保证其正确的布置位置和安装质量。
总结起来，粘滞阻尼减震框架结构的抗震设计方法是一种可行有效的抗震设计方法，其通过增加粘滞阻尼器来改善结构的抗震性能。
在进行粘滞阻尼器的设计实施时，需要注意选择合适的阻尼剂、金属板和布置位置，保证其性能和安装质量，从而提高结构的抗震能力，确保结构的安全性。
22624272_设置粘滞阻尼器结构的耗能减震分析
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目前"工程上最常用的解耦方法是强行振型解耦法!为分析其近似解耦的精度和适用范围"非经典阻
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振型近似解耦的误差小!因此"将简单且具有较高求解精度的复模态方法引入非经典阻尼结构的解耦分析
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广西科技大学学报
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设置粘滞阻尼器结构的耗能减震分析
基 于 现 实工 程 中粘 弹性 阻 尼器 的松 弛 时 间 的微小 性 ， 将 阻 尼器 所 承 担 的力 近 似等 效 ， 运 用 复模 态 解 耦 方法进行解耦 ， 对设 置 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 粘 滞 阻 尼 器 耗 能 结 构 两 自 由度体 系 的 随机 地 震 响应 进 行 了分 析 ． 近 似 计 算 了设 置 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 粘滞 阻尼 器 耗 能 结构 两 自由度 体 系 的位 移 响应 方 差 ，并 将 计 算 结果 与精 确 值 及 模 态 应 变
关键词 ： Ｍａ ｘｗ ｅ ｌ ｌ 模型 ； 近似等效 ； 复模态 ； 响 应 方 差 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ３ ． ３ 文献标志码 ： Ａ
０ 引 言
近 年来 ， 随着 结 构控 制 的不 断发 展 ， 减 震 结构 等 各 种 被 动控 制 技 术 在 结 构 抗震 与加 固方 面 越来 越 受 关 注 并 且 已被 广泛 应 用 ［ １ － ５ ］ ． 其 中， 粘滞 、 粘 弹性 阻尼 器 因其 具 有 经 济 好 、 实用 高 、 性 能 可 靠及 安 装 方便 等 特 点 而受到广泛关注 ， 拥 有 广 阔 的应 用 前 景 ． 由于 实 际地 震 的 随机 特 性 ． 针 对 耗 能 结 构 的 随 机 地 震 响应 特 性 的 分 析 就显 得 具 有 十分 重 要 意义 ． 一般 流 体 阻尼 器 可 以采 用 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 模 型表 示 ， 粘 弹性 阻尼 器 也 可用 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 模 型 近 似 表示 ［ ６ ］ ， 故 Ｍａ ｘｗ ｅ ｌ ｌ 模 型 阻尼 器 可 以 在 实 际工 程 中广 泛应 用 ． 文献 ［ ７ ］ 运 用 随机 振 动理 论 的一 阶线 性 状 态方 程 组 的方 法 ， 分 析 了带 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 粘滞 阻 尼 器 的耗 能 减震 结 构 在 Ｋ ａ ｎ ａ ｉ — Ｔ ａ ｊ ｉ ｍｉ 谱 随机 地 震 作 用下 的 位 移 方差 响应 ． 文献 ［ ８ － ９ ］ 根 据 随机 平 均 法 ， 分析 了耗 能减 震 结 构 的 响应 特 性 ． 由 于上 述 研 究 计算 复杂 ， 且 不
大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计共3篇
大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计共3篇大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计1在大跨空间结构中，地震是一个常见的自然灾害，其震动所带来的巨大能量在结构中可能会造成毁灭性的破坏。
因此，大跨空间结构的减震设计显得尤为重要。
粘滞阻尼器是一种常见的减震装置，其通过变形耗能的方式将地震所带来的能量吸收并转化为热能，起到减震作用，是目前公认效果较好的减震装置之一。
本文将重点介绍大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计。
一、粘滞阻尼器的原理粘滞阻尼器作为一种常见的减震装置，其核心原理就是通过粘滞材料的变形使得振动能量发生转化，从而吸收地震所带来的能量，起到减震作用。
粘滞阻尼器的工作原理可以简单地分为两个过程：摩擦过程和黏滞过程。
摩擦过程是指阻尼器中两个摩擦面之间的相对运动，进而转化为摩擦热，从而吸收相应的能量。
在摩擦过程中，摩擦力与运动速度成正比，这是一种非线性的现象。
因此，在进行减震设计时需要考虑不同速度下的摩擦力。
黏滞过程是指粘滞材料内部的物质分子在外力作用下产生变形，从而能量被消耗，将振动能量转化为热能。
黏滞过程与摩擦过程不同，它是一种线性现象，其阻尼力与速度成线性关系，因此，可以通过增加黏滞材料的数量或者粘滞材料的厚度来增加黏滞阻尼器的阻尼力。
二、大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析对于大跨空间结构的减震分析，需要从结构的柔度、阻尼和质量三个方面考虑。
其中，柔度主要指结构的弹性变形能力；阻尼主要指减震系统对地震波进行耗能的能力；质量主要指结构的惯性质量，即结构在地震作用下惯性力的大小。
在粘滞阻尼器的应用过程中，阻尼器的刚度、阻尼比以及黏滞剪切模量等都是影响减震效果的重要因素。
根据实验结果表明，不同刚度的阻尼器对应不同的阻尼比，这是由于阻尼器的线性变形特性与其阻尼比的特征值有关。
针对此问题，研究者提出了一种基于相对刚度贡献的阻尼器刚度优化方法，有效提高了系统的阻尼比和耗能能力。
粘滞阻尼器减震结构设计方法及计算实例
具体设计时，根据场地条件，选定分析所用的地 震波，对无阻尼器原型结构进行时程分析，求得最大 层间位移角 θ0。确定减震结构所需满足的最大层间位
移角限值 θd， 计算所需的位移减震率 μd=(θ0-θd)/θ0，根 据前述结构等效单自由度体系的位移减震率 -附加阻 尼比曲线（μd-ξa 曲线）并参考底部地震剪力减震率 附加阻尼比曲线（μf-ξa 曲线）确定所需的附加阻尼比 ξa。上述过程也可以通过对无阻尼器原结构进行不同 阻尼比下的反复试算， 以确定达到指定层间位移角时， 所需的附加阻尼比 ξa。 1.3 阻尼器参数及数量的确定 抗震规范[1]中给出了计算消能部件附加有效阻尼 比 ξa 的公式：
d
u0,max uc,max u0,max
50 40 30 20 10 0 0.0 0.1
单自由度结构 实际结构
60 50 40 30 20 10 0 -10 0.0 0.1
单自由度结构 实际结构
0.2
0.3
0.4
0.5
0.2
0.3
0.4
0.5
(1)
附加阻尼比a
附加阻尼比a
(a) ξa-μd 曲线
200040006000800012151821x向层间地震剪力kn方案1方案2方案3200040006000800012151821y向层间地震剪力kn方案1方案2方案3度多遇shw2波作用下结构层间地震剪力包络图23大震下阻尼器减震效果分析由前述分析对比可知小震下方案2的减震效果最好因此本节着重对无控结构和方案2的减震结构进行7度罕遇地震下的弹塑性时程计算以对比分析阻尼器在大震下的消能减震效果计算程序采用canny梁柱构件采用ms模型23给出了7度罕遇shw2波和pasadena波作用189下方案2减震结构主要地震反应的减震效果
粘滞阻尼器的机制机理
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。
粘弹性阻尼器耗能减震结构的能量设计方法研究
粘弹性阻尼器耗能减震结构的能量设计方法研究摘要：本文通过振型分解的方法将耗能减震多自由度体系按振型转换成等效单自由度体系并求解各阶等效能量项；将结构自身阻尼比与阻尼器附加等效阻尼比之和作为等效单自由度体系的总阻尼比，通过其求解等效单自由度体系的阻尼耗能；对比研究阻尼比非连续变化条件下结构减震效果的变化情况，寻求结构的最佳阻尼比并以之为目标阻尼比对结构进行耗能减震设计；关键词：耗能减震结构；振型分解；最佳阻尼比；引言随着结构减震控制理论的研究与发展，耗能减震技术受到国内外地震工程界广泛地关注。
能量分析法作为一种概念明确，形式简单的抗震分析手段，对正确揭示耗能减震结构地震反应中能量吸收与耗散的本质关系优势明显[2][3]。
将耗能减震技术与能量分析手段有机结合在一起形成的基于能量的耗能减震结构抗震设计方法是目前抗震研究领域的重要课题。
要实现耗能减震结构基于能量的抗震设计需要完成以下几方面的内容：（1）耗能装置及耗能减震结构的性能分析与能量计算；（2）耗能减震结构的恢复力模型的建立、阻尼模型的选取及耗能器附加非正交阻尼的处理；（3）耗能减震结构的能量计算；（4）耗能减震结构输入能及其分配比例的研究；（5）结构总阻尼比变化对结构减震效果的影响；（6）合理、实用的设计方法。
多年来，各国学者对耗能器的能量计算、耗能减震结构恢复力模型的选取及非正交阻尼的处理等方面做了大量的研究。
对耗能减震结构的分析，由于受到非正交阻尼的处理这一关键问题的制约，大多采用强行解耦的方法或直接进行时程分析，但都因存在这样或那样的缺陷不能方便运用于工程实践。
因而，寻求一种计算准确、应用方便的能量分析计算方法对耗能减震结构设计具有重大理论与现实意义。
本文采用振型分解的方法求解耗能减震多自由度体系的能量响应，研究阻尼变化对结构减震效果的影响，寻求结构减震效果最佳的阻尼比并据此对结构进行耗能减震设计。
1 耗能减震结构的能量计算对于多自由度耗能减震结构体系的能量响应的求解，一般采用基于等效线性化的振型分解反应谱法或时程分析法。
基于时域分析法的黏滞阻尼器消能减震结构设计与分析
第36卷第6期2020年12月Vol.36，No.6Dec.2020结构工程师Structural Engineers基于时域分析法的黏滞阻尼器消能减震结构设计与分析孙宁乐*关群（合肥工业大学土木与水利工程学院，合肥230009）摘要黏滞阻尼器消能减震结构附加阻尼参数的确定是消能减震结构设计的关键。
结合建筑结构的刚度中心和质量中心往往不重合的实际情况，在双向水平地震作用下，将实际结构简化为串联钢片模型。
基于时域分析法把黏滞阻尼器消能减震结构的振动分析模型转化为结构控制系统并进行减震设计与分析，确定附加阻尼比和附加阻尼系数，使附加阻尼协同原结构阻尼促使结构各层动力响应都迅速达到临界阻尼状态。
算例的仿真分析结果表明：本文提出的设计方法确定附加阻尼参数可以达到对输入的多维地震信号扰动能迅速稳定的减震设计目标，有效降低平动和转动位移峰值以及振动频率。
设计方法明确，减震效果明显。
关键词时域分析，消能减震结构，结构控制，附加阻尼，减震设计Seismic Reduction Design and Analysis of Energy Dissipation Structure with Viscous Dampers using Time Domain Analysis MethodSUN Ningyue*GUAN Qun（School of Civil and Hydraulic Engineering，Hefei University of Technology，Hefei230009，China）Abstract The calculation of the additional damping parameters of the viscous damper energy dissipation structure is the key to the design of the energy dissipation structure.The structure is simplified into a tandem steel sheet model under the action of two-way horizontal earthquakes since the mass center and the stiffness center of the actual building structure do not coincide.The control system，transformed from vibration analysis model of viscous damper energy dissipation structure，is applied to the seismic reduction design and analysis using the time domain analysis method，and the additional damping ratio and value of each floor are determined.The additional damping cooperates with the original structural damping to prompt the dynamic response of each layer of the structure to reach the critical damping state quickly.The simulation analysis of an example shows that the seismic reduction design goal can be achieved based on the proposed designed method，which the input multi-dimensional seismic signal disturbance can be rapidly stabilized and the translational and rotational displacement peaks and vibration frequency can be effectively reduced by the additional damping coefficient.The design method is clear and the damping effect is obvious.Keywords time domain analysis，energy dissipation structure，structural control，added damping，seismic reduction design收稿日期：2019-08-27*联系作者：孙宁乐（1995-），女，硕士研究生，研究方向为结构动力分析与抗震研究。
粘滞阻尼减震框架结构抗震设计方法
粘滞阻尼减震框架结构抗震设计方法一、引言钢筋混凝土和钢框架结构在工程实践中获得了广泛的应用，但在地震区它的适用高度受到了很大限制。
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）[1]规定，抗震设防烈度为7度地区框架结构的最大适用高度为55米，《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）[2]规定，抗震设防烈度为7度地区钢框架的最大适用高度为110米，抗震设防烈度为8度时最大适用高度更低。
另一方面，工程中有的框架高度虽不高，但刚度不足，周期过长，不能满足地震作用下的变形要求，也需有效的结构解决方法。
为了在地震区区扩大框架结构的适用范围，使框架结构具有更优越的抗震性能，并对有些抗震能力不足的已建框架结构进行加固处理，采用粘滞阻尼器对结构减震，从而使结构满足抗震要求的目的是一条新的发展途径。
本文论述粘滞阻尼减震框架结构的抗震设计方法，供工程师设计参考应用。
二、粘滞阻尼器的滞迴特征1、粘滞阻尼器的滞迴特征用于减震结构的粘滞阻尼器目前是工程中最常使用的阻尼器形式，它在运动过程中发挥大的阻尼，从而大大减弱结构的地震效应。
粘滞阻尼的特点是其受力仅与质体运动的速度有关，而与结构的位移无关，即其本身并无位移刚度存在。
阻尼力可用公式表示如下[3]：)sgn()(u uc t fd αα=（1） 式中αc 是广义阻尼系数；u 是阻尼器内的位移，u是相应的速度；α为速度指数，其值大致在0.2到1的范围。
阻尼力的方向总是和位移的方向相反，从而阻止结构运动，消耗能量。
当0=α时，d f 为一常数，其滞迴曲线为矩形。
当1=α时阻尼系数记为e c ，阻尼力简化为uc t f ed =)(（2） 阻尼器为线性特征。
设)sin()(0t u t u ω=（3）由式（2）和（3）可以得到12020=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛u u u c f e dω 此时阻尼力和位移为椭圆关系。
当1≠α时表现为非线性，α值离开1愈远，非线性程度愈高。
结构减震控制设计实例分析
结构减震控制设计实例分析首先，我们假设要设计的结构为一栋多层钢筋混凝土框架结构。
在进行结构减震控制设计之前，首先需要进行结构的地震响应分析，确定结构的固有周期和震害程度。
根据结构的地震响应分析结果，选择合适的减震控制策略。
减震控制策略有多种，例如使用隔震装置、粘滞阻尼器、液压阻尼器等。
在本实例中，我们选择使用液压阻尼器作为减震控制策略。
液压阻尼器具有体积小、阻尼可调、减震效果好等优点。
第二步是进行结构减震控制设计。
根据结构的特点和减震控制策略的选择，计算出所需的液压阻尼器的参数。
液压阻尼器的参数包括阻尼系数、刚度系数、最大阻尼力等。
根据结构的地震响应分析结果，确定液压阻尼器的参数，以使结构在地震作用下的位移和加速度响应满足设计要求。
第三步是进行液压阻尼器的选型和布置。
根据液压阻尼器的参数和结构的要求，选择合适的液压阻尼器型号。
在框架结构的柱子和梁上布置液压阻尼器，以提高结构的抗震性能。
第四步是进行结构减震控制系统的分析和优化。
对于多层框架结构而言，液压阻尼器的布局和参数选择是一个复杂的问题。
通过对不同的布局和参数进行分析和比较，选择最优的减震控制系统。
最后，进行减震控制系统的施工和监测。
减震控制系统的施工包括液压阻尼器的安装和调试等工作。
在施工完成后，进行系统的监测和调试，以保证系统的正常运行。
综上所述，结构减震控制设计是一个复杂的工程，需要进行地震响应分析、减震控制策略选择、参数计算和优化等工作。
通过合理的设计和施工，可以提高结构的抗震性能，保护人员和财产的安全。
粘滞阻尼器选型方法
粘滞阻尼器选型方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：粘滞阻尼器是一种常用的工业设备，用于控制机械系统的振动和冲击。
在现代工程中，粘滞阻尼器的选择是至关重要的，它直接影响到系统的稳定性和性能。
本文将介绍粘滞阻尼器的基本原理、选型方法和实际应用。
一、粘滞阻尼器的基本原理粘滞阻尼器是一种通过粘性阻尼来减少结构振动的装置，其基本原理是通过在结构上施加阻尼力来消散振动能量。
粘滞阻尼器的阻尼力与结构速度成正比，通常用以下方程来描述：F_damping = c*vF_damping是阻尼力，c是阻尼系数，v是结构速度。
通过调节阻尼系数，可以控制阻尼器对结构振动的影响，从而实现系统的稳定性和控制性能。
二、粘滞阻尼器的选型方法1. 系统动力学分析在选择粘滞阻尼器时，首先需要对系统进行动力学分析，了解系统的振动特性和频率分布。
通过振动模态分析、频域分析等手段，确定系统的共振频率和振动模态，为后续的选型提供依据。
2. 阻尼要求分析根据系统的工作要求和振动环境，确定阻尼器的阻尼要求。
一般来说，阻尼应该能够有效减小系统的振动幅度，同时不影响系统的稳定性和性能。
3. 阻尼器类型选择根据阻尼要求和系统特性，选择合适的粘滞阻尼器类型。
常见的粘滞阻尼器包括液体粘滞阻尼器、摩擦粘滞阻尼器、磁流变粘滞阻尼器等。
根据不同的工作环境和要求，选择最适合的类型。
4. 阻尼器参数计算根据系统的动力学特性和阻尼要求，计算阻尼器的参数。
包括阻尼系数、尺寸、材料等参数，确保阻尼器能够满足系统的振动控制需求。
5. 阻尼器安装和调试选择好合适的粘滞阻尼器后，进行安装和调试。
根据设计要求和实际情况，调整阻尼器参数，确保其正常工作并有效控制系统的振动。
三、粘滞阻尼器的实际应用粘滞阻尼器广泛应用于航天、航空、汽车、建筑等领域，用于控制结构振动和减小冲击力。
在火箭发射台、汽车悬挂系统、高层建筑中，都可以看到粘滞阻尼器的身影，有效提高了系统的稳定性和性能。
粘滞阻尼器的选型是一项复杂的工程任务，需要综合考虑系统的动力学特性、阻尼要求和实际应用环境。
天津粘滞阻尼器计算
天津粘滞阻尼器计算
天津粘滞阻尼器计算是一项非常重要的技术领域，它主要是用于
地震减震和结构控制方面，在城市建设和糟糕的地质条件下，这项技
术显得尤其重要。
下面我们来分步骤阐述一下这项技术的计算方法。
第一步是计算弹性变形的综合刚度。
在这一步中，需要分别计算
橡胶体和黏滞阻尼器的弹性变形值，并按照一定的比例加以综合计算，以得出整个系统的弹性变形值。
第二步是计算黏滞阻尼器的阻尼力。
在地震发生时，黏滞阻尼器
所产生的阻尼力是十分关键的，因此需要对阻尼器的阻尼力进行精确
计算。
计算的过程中需要考虑到阻尼器的摩擦力和黏滞力等因素。
第三步是计算控制效果。
通过前两步的计算，我们可以得出阻尼
器的控制效果，这对于地震减震和结构控制方面都有很重要的作用。
第四步是模拟测试。
模拟测试是非常重要的环节，模拟测试可以
模拟出地震的情况，进一步验证前面的计算是否准确可靠，并可通过
实验得出更加精确的数据。
第五步是整体优化。
通过以上的步骤计算出系统的各项数据之后，需要对数据进行整体优化，从而使得系统的控制效果更加稳定可靠。
天津粘滞阻尼器计算一般需要通过专业软件进行计算，因为这项
技术牵涉到众多的数据和复杂的计算，手动计算十分困难。
因此，为
了提高计算的精度和效率，需要使用专业软件进行计算。
总之，天津粘滞阻尼器计算对于地震减震和结构控制领域具有非
常重要的意义，通过以上的几个步骤，可以实现对黏滞阻尼器的精确
计算，为控制结构产生的变形和震动提供有力支持。
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引言 在过去的几十年中，结构振动控制在全世界范围 内引起了广泛的关注，国内外很多学者在结构控制的 方法、理论、试验和应用等方面进行了深入研究并取 得了大量研究成果，其中已有许多技术成功地应用于 工程实践。 结构振动控制中的基础隔震技术最为成熟， 工程应用比较多， 但其应用范围受到限制。 主动控制、 半主动控制以及混合控制的实际应用尚不成熟且成本 较高。相比之下，耗能减振技术概念简单、机理明确、 减震效果明显、安全可靠、经济耐用，并且具有较大 的应用范围，适用于不同烈度、不同抗震要求的建筑 物；对于新建筑的抗震控制和现有建筑的加固维修均 可应用。经过近几十年的发展，人们开发出了大量的 消能减震装置，按其消能机理不同分为以下四类：粘 弹性阻尼器、粘滞性阻尼器、金属屈服阻尼器和摩擦 阻尼器，前两类称为速度相关型阻尼器，后两类称为 0
具体设计时，根据场地条件，选定分析所用的地 震波，对无阻尼器原型结构进行时程分析，求得最大 层间位移角 θ0。确定减震结构所需满足的最大层间位
移角限值 θd， 计算所需的位移减震率 μd=(θ0-θd)/θ0，根 据前述结构等效单自由度体系的位移减震率 -附加阻 尼比曲线（μd-ξa 曲线）并参考底部地震剪力减震率 附加阻尼比曲线（μf-ξa 曲线）确定所需的附加阻尼比 ξa。上述过程也可以通过对无阻尼器原结构进行不同 阻尼比下的反复试算， 以确定达到指定层间位移角时， 所需的附加阻尼比 ξa。 1.3 阻尼器参数及数量的确定 抗震规范[1]中给出了计算消能部件附加有效阻尼 比 ξa 的公式：
f
S0,max S c,max S0,max
(2)
S0,max 为无附加阻尼单自由度结构底部地震剪力 式中： Sc,max 为附加阻尼比 ξa 后单自由度结构底部地 最大值； 震剪力最大值。 单自由度结构 ξa-μd 曲线和 ξa-μf 曲线可通过数值 方法求解 Maxwell 模型的平衡及协调方程得到[2]。本 文在计算中发现， 单自由度结构 ξa-μd 曲线和 ξa-μf 曲线 主要受结构自振周期 T、结构自身阻尼比 ξs 和地震波 类型的影响，与地震波峰值等因素无关。为满足下文 中消能减震结构优化设计的需要，图 2 给出了一幢方 钢管混凝土框架高层[3]的等效单自由度结构的 ξa-μd 曲 线和 ξa-μf 曲线， 曲线所对应的参数为： 自振周期 T=4s， 结构自身阻尼比 ξs=0.035，地震波为 SHW2 波，单自 由度结构质量取实际结构的总质量。图中同时给出了 该实际结构的计算曲线，其中实际结构的位移减震率 μd 取层间位移角最大值的减震率。 从图中可以看出，ξa-μd 曲线吻合较好，而 ξa-μf 曲 线虽然差别较大，但变化趋势相同。从图 2(b)可以看 出， 单自由度结构和实际结构在附加阻尼比 ξa 大于 0.2 后，底部地震剪力都不再继续减小，甚至开始增大， 而此时随着附加阻尼比的继续增大，图 2(a)中的位移 减震率仍在大幅度的减小，说明结构的构件层间剪力 也在不断减小，此时，由层间地震剪力和层间构件剪 力所形成的不断增大的差额则要由不断增大的阻尼力 来填补。由此说明，过多地设置阻尼器，并不能有效 地减小地震力，甚至会使地震力增大，从而使继续增 加的阻尼器主要用来抵抗增大的地震力，从而导致不 经济的减震设计方案。因此，在由 ξa-μd 曲线确定所需 的位移减震率的同时，还应参考 ξa-μf 曲线，以保证所 需的附加阻尼比不会导致地震力的增大，由图 2(b)可 知，对于此结构当附加阻尼比 ξa>0.2 时，地震力不再 减小，减震效率开始降低。
第 39 卷 增刊
建 筑 结
构
2009 年 8 月
粘滞阻尼器减震结构设计方法及计算实例
孟春光
（同济大学建筑设计研究院，上海 200092）
[摘要] 本文提出了一种实用的减震结构优化设计方法，该方法通过预先设定消能结构的位移角减震目标，进而由 所需的附加阻尼比确定阻尼器的参数及数量，并以层间位移角为优化目标，采用“逐层搜索”的方法确定其安装位 置，最终可以达到预先设定的层间位移角减震目标。随后，运用该方法对一幢实际方钢管混凝土框架高层进行了 减震设计， 提出了两种不同减震目标的减震方案， 并结合阻尼器均匀布置方案对此结构进行了弹性及弹塑性计算， 通过分析计算结果，对各种减震方案的减震效果进行了对比，并研究分析了小震和大震下减震结构的地震反应特 点。 [关键词] 粘滞阻尼器；优化设计；高层建筑；时程分析 Design method and case study of structures with viscous dampers Meng Chunguang (Architectural Design ＆ Research Institute of Tongji University, Shanghai 200092, China) Abstract: In this paper, an optimum design method of seismic energy- dissipated structure with viscous dampers is developed. In this method, the total number of dampers and its parameters can be determined by supplemental damping ratio which is depend on the optimization goal of inter-storey drift and the installation locations of dampers are determined by a search method. Then, two seismic energy-dissipation projects with different inter-story drift reduction ratio of a tall building of CFST frame structure are designed by the method. By the analysis of the structure under the two optimum projects and the other projects with dampers uniform installation, the seismic response of the structure with different energy-dissipation projects at frequent and seldom seismic intensity are investigated. Keyword: viscous damper；optimization design；high-rise building；time-history analysis
a
Wc 4πWs
相应未知数值进行计算。最终计算结果证明，这样处 理具有较高的精确度，通过计算就可以非常接近所设 定的目标位移，且最终的计算结果与假定的数值也很 j 全 接近。 各阻尼器的端部相对位移 Δuj 和相对速度 u ' ' max 进行计算， 部采用 u max 和 u 其原因是经过本文下节 所述的阻尼器位置优化后，阻尼器安装位置附近楼层 的层间位移角大小基本相同，这些楼层同时也是结构 层间位移角最大的楼层。 1.4 阻尼器安装位置的优化 本文所采用的阻尼器位置优化设置方法，类似于 文[4]所提出的连续搜索方法，基本方法是：先对无阻 尼器结构进行时程分析，确定层间位移角最大楼层， 将阻尼器安装在此楼层处，安装数量根据具体情况而 定，然后再对安装了阻尼器的结构进行分析，再将阻 尼器安装到此时的层间位移角最大楼层，如此循环直 到将所有的阻尼器安装完毕。而在安装过程中，需要 注意的是某一层的阻尼器数量不能太多，其水平控制 力总和不要大于该层地震力的 50％太多[2] （如前所述， 过大的阻尼力比例会引起加速度反应的增大） ， 当某一 层所需的阻尼器过多时，可以将其安装到下面几层中 层间位移较大的楼层，计算结果证明阻尼器对其上部 临近几层的减震效果要好于下部几层。通过这种方法 确定的阻尼器安装位置不仅对所采用的地震波效果较 好，对于其它地震波也能起到较好的减震效果。 2 设计实例及效果分析 本节以一幢方钢管混凝土框架高层为研究对象 [3] （该结构地上 21 层， 高约 100m） ， 着重比较了三种减 震设计方案的减震效果，其中两种方案采用本文所建 议的优化设计方法设计，但预先设定了不同的位移减 震目标，另外一种方案的阻尼器为均匀布置。 2.1 阻尼器减震设计方案 本节针对 7 度多遇地震作用下的结构进行减震优 化设计，计算程序采用 SAP2000，计算方法采用非线 性振型分解时程分析法 (FNA)，所采用的三种减震方 案如下： 方案 1： 目标位移减震率定为 20％， 由图 2(a) 得，所需附加阻尼比 ξa=0.08，采用本文建议方法进行 减震设计；方案 2：目标位移减震率定为 30％，由图 2(a)得，所需附加阻尼比 ξa=0.15，采用本文建议方法 进行减震设计；方案 3：采用阻尼器均匀布置方案。 各方案的最终设计结果列于表 1，其中阻尼器 D3 的参数为：阻尼系数 300kN/(mm/s)α，速度指数 0.15， 阻尼器出力控制在 500kN 左右；D6 的参数为：阻尼 系数 600kN/(mm/s)α， 速度指数 0.15， 阻尼器出力控制 在 1000kN 左右。阻尼器均沿对角斜向布置。
60
位移减震率d(%)
底部剪力减震率f(%)
选定计算所用地震波
设定减震结构的位移减震率目标 并求出所需的附加阻尼比
由附加阻尼比确定阻尼器的参验其它地震波作用下的减震效果
图 1 本文建议的消能减震结构设计流程图
1.2 附加阻尼比的确定 消能减震结构的设计中，往往需要预先指定消能 结构所需达到的位移减震目标，并求出所需的附加阻 尼比，最直接的求解方法是通过不同阻尼比的位移反 应谱曲线进行插值。但在没有可用的位移反应谱的情 况下，需要寻找其他方法进行替代。 本文的解决方法是：首先做出结构等效单自由度 体系的附加阻尼比 ξa 和位移减震率 μd 的曲线， 再由预 先指定的结构位移减震率从曲线上直接查出所需的附 加阻尼比 ξa。单自由度结构位移减震率 μd 定义为：