建筑消能减震-阻尼器
消能减震中的名词解释
![消能减震中的名词解释](https://img.taocdn.com/s3/m/e8c80d9d7e192279168884868762caaedc33ba49.png)
消能减震中的名词解释一、减震器减震器是一种用来减少地震或其他震动对建筑物、桥梁、设备等的破坏程度的装置。
它通过吸收和消散地震能量,从而减少震动对结构的冲击力。
减震器通常由弹簧、阻尼器或摩擦元件等构成,能够降低结构的振动幅度和加速度,提高其抗震能力。
二、消能器消能器是在减震器的基础上发展起来的一种装置,它能够将结构在地震或其他激励作用下所产生的能量有效地转化或消散,从而减少结构的损伤。
消能器可以通过弹簧和阻尼器等元件来实现能量的转化和吸收,并在地震过程中发挥保护作用。
三、阻尼器阻尼器是减震装置中的重要组成部分,它通过提供阻尼力来消耗结构振动所产生的能量。
阻尼器可以分为粘滞阻尼器、液体阻尼器、摩擦阻尼器等不同类型。
它们能够在地震或其他激励作用下产生阻尼力,抑制结构振动,提高结构的抗震性能。
四、能量耗散器能量耗散器是一种通过引导和吸收地震能量来降低结构震动的装置。
它能够在地震过程中迅速吸收大量的能量,并将其耗散掉,从而减少结构的振动幅度和冲击力。
能量耗散器可以采用摩擦元件、弹塑性材料等方式来实现能量的耗散,发挥减震作用。
五、基础隔震基础隔震是一种将建筑物与地面隔离的技术手段,通过设置隔震设备,将建筑物与地面之间的直接接触断开,从而减少地震或其他震动对建筑物的传递。
基础隔震可以采用橡胶隔震垫、钢球隔震装置等不同形式,它们能够降低地震冲击对建筑物的影响,提高其抗震性能。
六、消散器消散器是一种能够将结构振动所产生的能量迅速转化为热能,并通过散发热能的方式将能量耗散掉的装置。
消散器可以采用摩擦元件、扩散阻尼器等不同形式,它们能够吸收结构振动的能量,将其转化为热能,并通过散热来消散能量,减少结构的振动幅度。
七、轻质结构轻质结构是一种采用轻质材料构建的建筑结构,其密度相对较低,重量较轻。
轻质结构能够通过减少自身质量,降低结构受地震或其他震动作用时的响应,减少结构的损坏程度。
轻质结构通常采用钢结构、钢筋混凝土结构等轻质材料构成,具有较好的抗震性能。
建筑抗震减震阻尼器标准
![建筑抗震减震阻尼器标准](https://img.taocdn.com/s3/m/a11aeb4dbfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94e1c.png)
建筑抗震减震阻尼器标准建筑物在地震中的抗震性能一直备受关注,而抗震减震阻尼器作为重要的抗震装置,在提高建筑物抗震性能方面发挥着重要作用。
本文将探讨建筑抗震减震阻尼器的标准化问题,以及相关标准的制定和应用。
1. 建筑抗震减震阻尼器的作用建筑抗震减震阻尼器是安装在建筑结构中,能够消耗或减少地震能量,减轻地震对建筑物的影响,提高建筑物的抗震性能。
通过减少结构受力、减小位移响应等方式,抗震减震阻尼器能有效保护建筑物及其中的人员财产安全。
2. 建筑抗震减震阻尼器标准的重要性建筑抗震减震阻尼器的标准化对于确保产品的质量和性能至关重要。
标准规定了产品的技术要求、检测方法以及使用范围等内容,帮助制造商生产合格的产品,同时也为设计师和工程师提供了参考依据,保证建筑抗震减震阻尼器在地震中发挥应有的作用。
3. 建筑抗震减震阻尼器标准的制定建筑抗震减震阻尼器的标准制定通常由相关行业组织、标准化机构和政府部门共同完成。
制定标准需要考虑产品的特性、市场需求、技术发展等因素,经过调研、讨论和测试,最终形成可执行的标准规范。
标准的制定能够推动行业整体发展,提高产品质量,保障用户利益。
4. 建筑抗震减震阻尼器标准的应用建筑抗震减震阻尼器标准的应用包括产品设计、生产、安装和检测等环节。
设计师应当根据标准选择适用的抗震减震阻尼器类型,并合理设计结构。
生产厂商需要按标准要求生产产品,并进行质量控制。
安装单位要按照标准进行安装和调试,确保产品性能符合要求。
检测机构应当对产品进行测试和检验,验证其质量合格性。
结语建筑抗震减震阻尼器的标准化是建筑抗震领域的重要工作之一,它对于提高建筑物的抗震性能、保障人员生命财产安全具有重要意义。
各方应当加强标准的制定和应用,共同推动建筑抗震减震阻尼器行业的发展,实现更高水平的抗震工程建设。
消能减震技术在工程中的应用
![消能减震技术在工程中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/d68ea8dae109581b6bd97f19227916888486b9ab.png)
消能减震技术在工程中的应用1class消能减震概念结构消能减震技术主要指的是在结构的某些部位,如层间空隙、节点连接部分或者连接缝等一些位置安装消能减震装置,或者是将结构的支撑、连接件或非承重剪力墙等一些次要构件设置为能够消能的构件。
在地震来临时,这些装置或者构件可以通过摩擦、塑性变形、粘滞液体流动等一些变化,为结构提供较大的阻尼,消耗地震动输入的能量,消减主体结构的地震动反应,从而起到保护主体结构安全的作用。
与传统增大截面抵抗地震作用不同,消能减震技术主要是通过消能减震构件吸收、消耗地震能量降低主体结构地震响应,是建筑物抗震的另一个有力手段。
消能减震技术中,安装消能器增加结构阻尼的被动消能减震方法,由于其传受力明确、安装维护方便、制作成本低、适用范围广等特点,受到业内人士的青睐。
消能减震原理结构消能减震的实质是在结构中设置消能器,地震时输入结构的能量率先为消能器吸收,大量消耗输入结构的地震能量,有效衰减结构的地震反应。
消能器在地震中起到结构附加阻尼和附加刚度的作用。
相比常规设计提高结构的抗震性能只能通过增加结构构件尺寸或者钢筋的方法,更加经济合理高效,这也是消能减震结构具有经济性优势的主要原因。
结构在地震中任意时刻的能量方程为:传统结构:Ein= Ev+Ec+Ek+Eh;消能减震结构:E'in= E'v+E'c+E'k+E'h+Ed;式中Ein、E'in——地震过程中输入传统抗震结构、消能减震结构体系的能量;Ev、E'v——传统抗震结构、消能减震结构体系的动能;Ec、E'c——传统抗震结构、消能减震结构体系的粘滞阻尼耗能;Ek、E'k——传统抗震结构、消能减震结构体系的弹性应变能;Eh、E'h——传统抗震结构、消能减震结构体系的滞回耗能;Ed——消能器耗散或吸收的能量。
在上述能量方程中,由于Ev和E'v、Ek和E'k仅发生能量转化,并不耗散能量,而Ec和E'c仅占总能量的很小部分(约5%左右),可以忽略不计。
建筑抗震减震阻尼器多钱
![建筑抗震减震阻尼器多钱](https://img.taocdn.com/s3/m/f61f768b5ebfc77da26925c52cc58bd63086936f.png)
建筑抗震减震阻尼器多钱
建筑抗震减震阻尼器是用于提高建筑物地震抗击能力的重要装置。
在地震发生时,减震阻尼器能够减少建筑结构受到的地震力,从而保护建筑物和其中的人员。
不同类型和规格的抗震减震阻尼器价格各有不同,下面将介绍一些常见抗震减震阻尼器的价格范围:
液体阻尼器
液体阻尼器是一种通过流动的粘性液体消耗地震能量的装置,常见于桥梁、高
层建筑等。
液体阻尼器的价格一般在1000-3000美元/平方米之间,价格随着规格
和品牌的不同而有所波动。
摩擦阻尼器
摩擦阻尼器是一种通过摩擦力来消耗地震能量的装置,适用于各种建筑结构。
摩擦阻尼器的价格约在2000-5000美元/平方米左右,价格取决于摩擦材料的性能
和数量。
弹簧阻尼器
弹簧阻尼器是利用弹簧的弹性来吸收地震力的装置,常用于低层建筑和工业厂房。
弹簧阻尼器的价格大约在500-1500美元/平方米之间,价格受到弹簧材料和
数量的影响。
综合阻尼系统
综合阻尼系统是将多种类型的阻尼器组合在一起,形成综合的抗震减震系统。
综合阻尼系统的价格较高,一般在5000-10000美元/平方米之间,价格受到系统
复杂度和性能要求的影响。
综上所述,建筑抗震减震阻尼器的价格因类型、规格、品牌和性能而异,建议
在选择时根据具体建筑结构和地震要求进行综合考虑,选择适合的抗震减震阻尼器。
消能减震阻尼器的布置原则
![消能减震阻尼器的布置原则](https://img.taocdn.com/s3/m/7fc9a3604a73f242336c1eb91a37f111f1850dad.png)
消能减震阻尼器的布置原则
1. 结构分析,在布置减震阻尼器之前,需要对结构进行全面的分析,包括结构的类型、尺寸、质量、受力情况等,以确定减震阻尼器的类型和数量。
2. 布置位置,减震阻尼器的布置位置应该在结构受力集中的部位,比如建筑物的顶部或底部、桥梁的支座等,以最大限度地减少结构的振动。
3. 多样化布置,根据结构的特点和受力情况,可以采用多种类型的减震阻尼器,如摩擦型、液体型、弹簧型等,进行多样化的布置,以提高减震效果。
4. 综合考虑,在布置减震阻尼器时,需要综合考虑结构的整体稳定性、可操作性、维护成本等因素,以确保减震系统的可靠性和经济性。
5. 灵活性设计,在设计减震系统时,应该考虑到未来可能的结构变化和扩建,以确保减震系统具有一定的灵活性和可扩展性。
总的来说,消能减震阻尼器的布置原则是根据结构特点和受力情况,合理选择类型和布置位置,综合考虑稳定性、经济性和可操作性,以达到最佳的减震效果。
论医院高层建筑减震阻尼器施工
![论医院高层建筑减震阻尼器施工](https://img.taocdn.com/s3/m/5c79b177777f5acfa1c7aa00b52acfc789eb9ff8.png)
论医院高层建筑减震阻尼器施工减震阻尼器在高层建筑领域有着十分重要的应用价值,能够显著提高高层建筑的抗震性能。
但是如果高层建筑减震阻尼器参数设计以及位置设置不合理,将难以达到良好的减震效果,影响高层建筑的使用功能。
本文主要针对医院高层建筑减震阻尼器的施工注意事项以及相关策略进行探索。
标签:医院高层建筑;减震阻尼器;施工策略1、前言随着社会经济的飞速发展和建筑行业的持续进步,我国各种各样的高层建筑和超高层建筑逐渐发展起来。
高层建筑结构通常阻尼较小,结构高度和宽度比较大,传统的抗震方法已经无法满足高层建筑的抗震需求,容易造成结构构件的破坏和损伤。
因此,需要加强对高层建筑减震阻尼器施工工作的重视,科学应用减振阻尼器,保证高层建筑使用的稳定性和安全性。
下面主要结合某医院高层建筑减震阻尼器的施工进行探究。
2、减震阻尼器概述2.1阻尼器定义阻尼器一般指的是以提供运动的阻力进行运动能量耗减的装置,阻尼器在航空、航天、军工、汽车等行业有着十分重要的应用价值。
上世纪70年代以来,人们逐渐将阻尼器技术应用到铁路桥梁以及建筑等工程项目建设过程中,发展非常迅速。
在地震仪器中,阻尼器主要用于吸收振动系统固有的振动能量,通常阻尼器的阻尼力与振动系统运动的速度成比例,包括气体阻尼器、液体阻尼器以及电磁阻尼器三种类型。
阻尼器可以补偿系统中的空气阻力以及摩擦力,显著改善频率响应效应。
高层建筑屋顶上的质量共振阻尼系统以及主动控制减振体系已经走上了工程应用的实际,成为高层项目建设的重要组成部分,对于高层建筑使用的稳定性和安全性有着十分重要的影响[1]。
2.2减震阻尼器的应用与发展上世纪90年代末,我国在沈阳市政府大楼抗震加固中首次用了摩擦耗能装置,其后在北京火车站、北京饭店以及北京展览馆等多座建筑中应用了消能减震技术。
减震阻尼器在高层建筑中的应用可以有效减小高层建筑结构所受到的地震效应和风振效应,成为结构设计的重要环节。
减震阻尼器通过增加结构阻尼耗散结构振动能量,实现减小结构所受震动的目的。
粘滞阻尼器在学校宿舍楼减震设计中的应用
![粘滞阻尼器在学校宿舍楼减震设计中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/c65c73e3710abb68a98271fe910ef12d2af9a92f.png)
粘滞阻尼器在学校宿舍楼减震设计中的应用摘要:随着建筑抗震安全性能要求的日益提高,消能减震技术在建筑抗震领域的应用越来越多。
消能减震技术是利用耗能装置(如阻尼器)消耗地震能量,减小主体结构的地震输入,降低整体结构体系的地震响应,进而减轻甚至避免主体结构构架的损伤破坏,是一种可行、有效的抗震策略,已成功应用于实际工程。
粘滞阻尼器是一种用于结构消能减震的阻尼元件,可降低地震作用进而减小结构尺寸以达到相应要求,而且对建筑外观不造成影响。
关键词:消能减震;粘滞阻尼;宿舍楼引言:在小震作用下,减震结构的基底剪力和层间位移角较非减震结构有明显的减小,且最大位移角小于规范值;在大震作用下,减震结构的塑性铰发展较好,满足规范要求,且阻尼器的滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,可为建筑结构安全提供保障。
1传统抗震设计与粘滞阻尼器设计比较传统抗震设计主要通过增大配筋率、改变构架截面面积来实现,而粘滞阻尼器设计能在不改变原有结构的基础上实现抗震能力的大幅度提升。
粘滞阻尼器的工作原理是在流体运动时对其产生粘滞阻力,从而达到加固的效果。
粘滞阻尼器是一种无刚度、速度相关型的阻尼器,并且粘滞阻尼器阻尼力与活塞的运动速度成正比。
1.1传统抗震设计传统抗震设计主要体现在“抗”字,通过加大结构断面、增大配筋率来抵抗地震力。
该方法虽实用、有效,但在实践过程中也逐渐暴露出了问题:(1)提高“抗震”所需的建筑成本,以8度为例,采用上述方法提升抗震能力所增加的造价为8%-15%。
(2)在建筑物的刚度增大的同时,吸收的地震能量也增大。
(V)在大震作用下,增大截面后难以控制结构弹塑性变形耗散地震能量。
1.2粘滞阻尼消能减震设计粘滞阻尼墙可作为墙体安装在结构层间,是利用结构层间的相对运动,使内外钢板之间产生速度梯度引起粘滞材料剪切滞回耗能,达到降低结构动力响应的目的。
粘滞阻尼墙具有以下有优点:(1)易施工,且抗震效果明显。
(2)阻尼力可通过改变粘滞液体的稠度等进行改变。
墙型消能阻尼器工作原理
![墙型消能阻尼器工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/68d34673366baf1ffc4ffe4733687e21af45ff3a.png)
墙型消能阻尼器工作原理引言:墙型消能阻尼器是一种结构工程中常用的抗震装置,其主要作用是减小地震对建筑物的破坏程度。
本文将从人类的视角来描述墙型消能阻尼器的工作原理,以使读者更好地理解并感受到其中的情感。
第一部分:墙型消能阻尼器的定义和作用墙型消能阻尼器是一种能够在地震中吸收能量的装置,通过其特殊的结构设计,使建筑物在遭受地震力作用时能够产生相对位移和变形,从而减小地震对建筑物的冲击力。
第二部分:墙型消能阻尼器的结构和材料墙型消能阻尼器由外壳、内芯和阻尼材料组成。
外壳是由高强度钢板制成,具有良好的耐腐蚀性和抗压能力。
内芯是由多个钢板组成的,通过特殊的连接方式使其能够相对自由地移动。
阻尼材料采用高性能橡胶,具有良好的抗震性能和耐久性。
第三部分:墙型消能阻尼器的工作原理墙型消能阻尼器通过其特殊的结构和材料,实现了在地震中吸收能量的功能。
当地震力作用于建筑物时,墙型消能阻尼器会发生相对位移和变形,从而吸收地震能量。
其工作原理可以概括为以下几个步骤:1. 初始状态:在地震前,墙型消能阻尼器处于初始状态,外壳和内芯之间没有相对位移和变形。
2. 地震力作用:地震发生时,建筑物受到地震力的作用,外壳和内芯开始发生相对位移和变形。
3. 能量吸收:墙型消能阻尼器内的阻尼材料开始发挥作用,通过摩擦阻尼和材料的变形吸收地震能量。
4. 能量释放:当地震力减小或消失时,墙型消能阻尼器内的阻尼材料会释放吸收的能量,使建筑物恢复到初始状态。
第四部分:墙型消能阻尼器的优势和应用墙型消能阻尼器具有以下几个优势:1. 减小地震对建筑物的破坏:墙型消能阻尼器能够吸收地震能量,减小地震对建筑物的冲击力,从而降低破坏程度。
2. 提高建筑物的抗震性能:墙型消能阻尼器能够通过其特殊的结构和材料提高建筑物的抗震性能,增强其抗震能力。
3. 增加建筑物的安全性:墙型消能阻尼器能够有效地减小地震造成的位移和变形,降低建筑物的倾覆风险,提高建筑物的安全性。
建筑抗震减震阻尼器尺寸规格
![建筑抗震减震阻尼器尺寸规格](https://img.taocdn.com/s3/m/1b18b061ec630b1c59eef8c75fbfc77da3699711.png)
建筑抗震减震阻尼器尺寸规格建筑抗震减震技术在现代建筑中扮演着至关重要的角色,其中抗震减震阻尼器是一种常见的装置。
抗震减震阻尼器通过提供阻尼和吸能功能,在地震发生时减少建筑物的振动,从而保护建筑结构和提高建筑物的抗震性能。
为了确保抗震减震阻尼器的有效性,其尺寸规格需要被认真设计和控制。
1. 抗震减震阻尼器的尺寸参数1.高度:抗震减震阻尼器的高度取决于建筑物的层高和结构需求。
一般来说,抗震减震阻尼器的高度应为建筑物高度的一定比例,通常在10%~15%之间。
2.直径:抗震减震阻尼器的直径主要受到受力要求和阻尼效果的影响。
一般来说,直径越大,阻尼效果越好,但同时也会增加阻尼器的成本和制造难度。
3.质量:抗震减震阻尼器的质量直接影响其阻尼效果和稳定性。
通常情况下,抗震减震阻尼器的质量应在一定范围内,以确保其在地震时能够起到稳定和有效的作用。
2. 抗震减震阻尼器设计考虑因素1.阻尼效果:抗震减震阻尼器的尺寸需要根据建筑物的结构特点和设计要求来确定,以确保其具有良好的阻尼效果,减少地震荷载对建筑物的影响。
2.安装空间:抗震减震阻尼器的尺寸也需要考虑到安装空间的限制。
设计师在确定抗震减震阻尼器尺寸时,需要考虑到建筑物内部和外部的空间情况,以确保其能够有效安装和运行。
3.制造成本:抗震减震阻尼器的尺寸规格还需要考虑到制造成本。
设计师需要在尺寸设计上进行合理权衡,以确保在满足设计要求的前提下,尽量降低制造成本,提高抗震减震阻尼器的经济性。
3. 结语建筑抗震减震阻尼器作为一种重要的抗震减震装置,在设计和制造过程中尺寸规格的确定至关重要。
通过合理设计和控制抗震减震阻尼器的尺寸参数,可以提高建筑物的抗震性能,保护建筑结构和提高建筑物的整体安全性。
因此,在实际工程中,需要根据具体情况精心设计抗震减震阻尼器的尺寸,确保其能够有效发挥作用。
带你了解各种阻尼器知识
![带你了解各种阻尼器知识](https://img.taocdn.com/s3/m/f6afbabce87101f69f3195a0.png)
带你了解各种阻尼器知识一、什么是消能减震结构消能减震就是通过在建筑结构的某些部位如柱间、剪力墙、节点、联接缝、楼层空间、相邻建筑间、主附建筑间等设置阻尼器以增加结构阻尼,消耗地震下结构的振动能量,达到减小结构的振动反应,实现结构抗震和抗风的目的。
采用了消能减震技术的结构称为消能减震结构。
二、消能减震技术的适用范围消能减震技术在特定的条件下,才能发挥它最大的效用,达到经济安全的目的,消能减震技术主要用于以场合:▪高烈度(>7度)地区▪强风地区▪超高层建筑▪大型公共建筑-大跨空间结构▪大型综合体-框架支撑(少墙)结构▪震动舒适度要求:风作用和大面积楼盖三、阻尼器有哪些类型下图为史上最全阻尼器类型表:1、TMD调频质量阻尼器(tuned mass damper,TMD):由质块,弹簧与阻尼系统组成。
一般将其振动频率调整至主结构频率附近,改变结构共振特性,以达到减振作用。
调频质量阻尼器(TMD)属于结构被动调谐减振控制的装置中的一种。
被动调谐减振控制系统是由结构和附加在主结构上的子结构组成。
附加的子结构具有质量、刚度和阻尼,因而可以调节子结构的自振频率,使其尽量接近主结构的基本频率或激振频率,这样当主结构受激振而振动时,子结构就会产生一个与主结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上,使主结构的反应衰减并受到控制。
子结构的质量可以是固体质量也可以是液体质量。
台北101大厦的那个大球就是TMD的一种2、TLD调频液体阻尼器(Tuned Liquid Damper,简称TLD)是一种被动耗能减振装置,近年来进行了大量的研究和应用。
调谐液体阻尼器利用固定水箱中的液体在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用。
其具有构造简单,安装容易,自动激活性能好,不需要启动装置等优点,可兼作供水水箱使用。
3、TLCD调谐液柱式阻尼系统(Tuned liquid column dampe,简称TLCD)利用辅助振动系统来消除主体结构的振动。
建筑隔震与消能减震设计
![建筑隔震与消能减震设计](https://img.taocdn.com/s3/m/1946e6612e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e20b.png)
建筑隔震与消能减震设计建筑隔震与消能减震设计是在建筑设计的过程中考虑到地震与震动的因素,并采取一系列措施,以减少地震造成的破坏和危险。
随着科技的发展,建筑隔震与消能减震设计已经成为建筑工程设计的重要组成部分。
下面将重点介绍建筑隔震与消能减震设计的原理、方法和应用。
建筑隔震设计的原理主要是通过将建筑结构与地面分离,使建筑对地震产生的震动具有能动响应,从而减小地震对建筑结构的破坏作用。
常见的隔震装置包括摩擦隔震器、弹簧隔震器、液体阻尼器等。
这些装置能通过减震弹簧、摩擦等消耗部分地震能量,减小地震产生的冲击力,从而减小地震对建筑的破坏。
消能减震设计的原理主要是通过在建筑结构中设置减振器,将地震的能量转化为其他形式,达到减轻结构震动和减小地震影响的效果。
常见的减震器包括液体阻尼器、颤振器、摆锤阻尼器等。
这些装置能有效消耗地震能量,并通过减振措施减小建筑结构的震动,从而减轻地震对建筑的破坏。
建筑隔震与消能减震设计的方法包括减震隔震体系设计、基础隔震设计和结构减震设计。
减震隔震体系设计是指通过设置隔震垫、减震器等减震装置,将建筑结构与地面分离,从而减小地震对建筑的冲击。
基础隔震设计是指在建筑的基础中设置隔震垫、减震器等装置,将地震产生的冲击力传导到地下,从而减小地震对建筑的影响。
结构减震设计是指通过设置减振器、增加耗能装置等措施,减小地震对建筑结构的振动,从而减小地震对建筑的破坏。
建筑隔震与消能减震设计已经在实际工程中得到广泛应用。
例如,日本的隔震建筑技术被广泛应用于地震频繁的地区。
这些建筑结构采用隔震装置,通过地震时的隔离和衰减作用,大大减小地震对建筑的破坏。
同时,在高层建筑中广泛使用了减振器和液体阻尼器等减震装置,通过抑制结构的振动,有效减少了地震对建筑的影响。
综上所述,建筑隔震与消能减震设计是一种通过隔震和消能装置来减小地震对建筑的破坏和影响的设计方法。
在实际工程中,通过合理地应用隔震器、减振器等装置,可以提高建筑的地震抗灾能力,确保人们的生命财产安全。
建筑消能减震设计技术及工程实例讲解
![建筑消能减震设计技术及工程实例讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/8c737aa280c758f5f61fb7360b4c2e3f572725bf.png)
建筑消能减震设计技术及工程实例讲解引言随着城市化进程的不断加速,大型建筑物数量的增加,地震等自然灾害的发生频率也逐渐增加,建筑消能减震设计技术成为了确保建筑物安全的重要手段之一、本文将介绍建筑消能减震设计的基本原理,并结合实际工程例子进行深入讲解。
一、建筑消能减震设计的基本原理建筑消能减震设计的基本原理是通过在建筑物结构中引入能够消耗地震能量的装置或材料,将地震的能量转化为其他形式的能量进行耗散,从而减小建筑物受震时的振动幅度,提高抗震性能。
下面介绍几种常见的建筑消能减震设计技术。
1.阻尼器阻尼器是利用阻尼材料的阻尼特性将地震能量转化为热能进行耗散的装置。
常见的阻尼器包括摩擦阻尼器、液体阻尼器和金属阻尼器等。
摩擦阻尼器一般由钢板和摩擦材料组成,通过调整摩擦力大小来消耗地震能量;液体阻尼器利用流体的粘滞性质来实现阻尼;金属阻尼器则利用金属材料的弹塑性特性来吸收能量。
2.弹簧隔震器弹簧隔震器是一种通过在建筑物与地基之间设置弹簧装置来分离地震能量的装置。
弹簧隔震器具有弹性、耐久、可调性等特点,能够有效减小地震时建筑物受力,并保护建筑物结构的完整性。
3.钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土剪力墙是一种在建筑物结构中设置的具有一定刚度和强度的墙体结构。
在地震时,剪力墙通过其刚度和强度来分担地震荷载,并通过墙体自身的变形来消耗地震能量。
1.台北101台北101是一座位于台湾台北市的地标性摩天大楼,采用了多种消能减震技术来提高其抗震能力。
其中最重要的是设置在建筑物中心的摩天大楼阻尼器。
该阻尼器由多个油缸和液压缸组成,通过调整油缸内的液体流动来达到阻尼效果。
这种设计大大减小了建筑物在地震时的位移和加速度,提高了其抗震性能。
2.奥克兰海岸大桥奥克兰海岸大桥是新西兰奥克兰地区一座重要的大型桥梁,为了满足地震和风荷载等不同荷载下的安全要求,该桥使用了钢筋混凝土剪力墙技术进行消能减震设计。
剪力墙一般设置在桥墩中间的剪力墙柱上,通过其自身的变形吸收地震能量,并分担地震荷载。
建筑结构设计中的创新技术有哪些
![建筑结构设计中的创新技术有哪些](https://img.taocdn.com/s3/m/c8ee2f71a31614791711cc7931b765ce04087a62.png)
建筑结构设计中的创新技术有哪些在当今建筑领域,创新技术的不断涌现为建筑结构设计带来了前所未有的变革。
这些创新技术不仅提升了建筑的安全性、稳定性和耐久性,还为建筑赋予了独特的形态和功能,满足了人们对于高品质建筑的需求。
一、新型建筑材料的应用1、高性能混凝土高性能混凝土具有高强度、高耐久性和良好的工作性能。
它通过优化配合比,使用优质的原材料和外加剂,显著提高了混凝土的抗压、抗拉强度和抗渗性能。
这使得建筑物能够承受更大的荷载,减少构件尺寸,增加使用空间,同时延长建筑物的使用寿命。
2、纤维增强复合材料纤维增强复合材料(FRP)由纤维(如碳纤维、玻璃纤维等)和树脂基体组成,具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点。
在建筑结构中,FRP 可用于加固混凝土构件,提高其承载能力和抗震性能;也可用于制作新型的结构构件,如梁、柱等,减轻结构自重,提高结构的跨越能力。
3、形状记忆合金形状记忆合金具有独特的形状记忆效应和超弹性性能。
在建筑结构中,可用于制作阻尼器,在地震等外力作用下吸收能量,减小结构的振动,提高结构的抗震性能。
二、结构体系的创新1、大跨度空间结构大跨度空间结构如网架、网壳、悬索结构等,能够实现较大的覆盖空间,满足体育场馆、会展中心等大型公共建筑的需求。
这些结构体系通过合理的受力分析和优化设计,充分发挥材料的性能,创造出宏伟而独特的建筑形态。
2、可开合结构可开合结构能够根据使用需求改变建筑的形态和空间,如可开合屋顶、可移动墙体等。
这种结构形式增加了建筑的灵活性和适应性,为不同的活动和功能提供了多样化的空间。
3、仿生结构仿生结构借鉴自然界生物的形态和结构原理,如蜂巢结构、叶脉结构等,设计出具有高效力学性能的建筑结构。
仿生结构不仅具有良好的受力性能,还展现了独特的美学价值。
三、数字化设计技术1、建筑信息模型(BIM)BIM 技术是一种基于数字化模型的协同设计方法。
它整合了建筑结构的几何信息、物理性能、施工过程等多方面的数据,实现了设计、施工和运维阶段的信息共享和协同工作。
墙型消能阻尼器工作原理
![墙型消能阻尼器工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/6a951b147275a417866fb84ae45c3b3567ecdd8c.png)
墙型消能阻尼器工作原理
墙型消能阻尼器是一种新型的结构减震装置,它的主要作用是在地震或其他自然灾害发生时,通过吸收和消耗能量来减少结构的震动,从而保护建筑物和人员的安全。
那么,墙型消能阻尼器的工作原理是什么呢?
我们需要了解一下阻尼器的基本原理。
阻尼器是一种能够消耗结构动能的装置,它通过摩擦、液体阻尼或其他方式来将结构的动能转化为热能或其他形式的能量,从而减少结构的震动。
在地震或其他自然灾害发生时,阻尼器能够有效地减少结构的位移和加速度,从而保护建筑物和人员的安全。
墙型消能阻尼器是一种基于阻尼器原理的减震装置,它的主要特点是采用了墙体结构作为阻尼器的主要组成部分。
具体来说,墙型消能阻尼器由两个相互作用的墙体组成,其中一个墙体是主墙,另一个墙体是副墙。
主墙和副墙之间通过一定的连接方式相互连接,形成一个整体的结构。
当地震或其他自然灾害发生时,主墙和副墙之间会发生相对位移,从而产生摩擦力。
这种摩擦力能够将结构的动能转化为热能,从而减少结构的震动。
同时,墙型消能阻尼器还采用了一些特殊的设计,如减震钢板、减震橡胶等,来增强其减震效果。
总的来说,墙型消能阻尼器的工作原理是通过墙体结构的摩擦力来
消耗结构的动能,从而减少结构的震动。
它具有结构简单、减震效果好、安装方便等优点,已经被广泛应用于各种建筑物的减震设计中。
建筑消能减震-阻尼器
![建筑消能减震-阻尼器](https://img.taocdn.com/s3/m/70e4b2e176a20029bd642d9d.png)
一、消能减震结构的发展与应用:利用阻尼器来消能减震并不是什么新技术,在航天航空、军工枪炮等行业中早已得到应用。
从20世纪70年代后,人们开始逐步地把这些技术专用到建筑、桥梁、铁路等工程中。
在美国,20世纪80年代开始,美国东西两个地震研究中心等单位做了大量试验研究,发表了几十篇有关论文。
90年代美国科学基金会和土木工程协会组织了两次大型联合,给出了权威性的试验报告,供工程师参考。
在我国,1997年,沈阳市政府大楼的抗震加固中首次采用了摩擦耗能装置,其后北京饭店、北京火车站和北京展览馆等多座建筑中应用消能减震技术。
在日本,目前已有超过100多栋的建筑物采用消能减震技术。
现代高层建筑日益增多,结构受地震和风振影响十分明显,减小结构所受的地震和风振反应,成为结构设计的一个重要方面。
消能减震阻尼器,通过增加结构阻尼,耗散结构的振动能量来达到减小结构所受振动。
(1)“阻尼”是指任何振动系统在振动中,由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性,以此一特性的量化表征。
(2)《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中:2.1.1 高层建筑:10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24米的其他高层民用建筑。
(3)《民用建筑设计通则》GB50352-2005中:3.1.2建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。
二、阻尼器耗能减震原理:耗能减震的原理可以从能量的角度来描述。
传统结构:Ei =Er+Ed+Es耗能结构:Ei =Er+Ed+Es+EaEi为地震时输入结构的总能量;Er为结构在地震过程中存储的动能和弹性应变能;Ed为结构本身阻尼消耗的能量;Es为结构产生弹塑性变形吸收的能量;Ea为耗能装置消耗的能量;(其中Er为能量转换,并不是能量的消耗。
)(1)传统结构中:构件在利用其自身弹塑性变形消耗地震能量的同时,构件本身将遭到损伤甚至破坏。
(2)在消能减震结构中:耗能(阻尼)装置在主体结构进入耗能状态前率先进入耗能工作状态,耗散大量输入结构体系的地震、风振能量,则结构本身需消耗的能量很少,主体结构反应将大大减小,从而有效地保护了主体结构,使其不再受到损伤或破坏。
上海 建筑消能减震及隔震技术标准
![上海 建筑消能减震及隔震技术标准](https://img.taocdn.com/s3/m/e2b6c5cca1116c175f0e7cd184254b35eefd1afc.png)
上海建筑消能减震及隔震技术标准上海建筑消能减震及隔震技术标准一、引言在建筑工程中,消能减震和隔震技术是为了提高建筑结构的抗震能力,减少地震可能造成的损害。
上海作为一个位于中国沿海地区,长期处于地震高发地区,对建筑的抗震能力要求较高。
为了维护人民生命财产安全,上海市制定了建筑消能减震及隔震技术标准,本文将对此进行详细介绍。
二、消能减震技术标准1. 消能减震技术的定义消能减震技术是通过在建筑结构中引入能吸收和分散地震能量的装置或材料,减少地震荷载对建筑结构的影响,提高建筑的抗震性能。
消能减震技术的应用可以有效地降低地震带来的破坏,保护建筑和人员安全。
2. 消能减震技术的分类根据结构的不同,消能减震技术可以分为以下几类:(1) 钢制耗能支撑系统:通过再生耗能装置将地震能量转化为建筑结构的内能损失,从而降低地震荷载对结构的影响。
(2) 液体阻尼器:通过在建筑结构中设置阻尼装置,利用液体粘滞阻尼的特性消耗地震能量,减小结构的震动响应。
(3) 弹簧隔震器:通过在建筑结构与地基之间设置隔震装置,减小地震荷载的传递,有效地减少了建筑结构的震动响应。
3. 消能减震技术的应用范围消能减震技术可以应用于各种建筑类型,包括高层建筑、桥梁、工业厂房等。
尤其对于高层建筑来说,消能减震技术是提高抗震性能的重要手段。
在上海的地震抗震设计中,对于超过一定高度的高层建筑,通常要求采用消能减震技术。
4. 消能减震技术的设计要求在使用消能减震技术时,需要根据结构的性质和要求,进行合理的设计,确保其有效性。
设计时需要考虑以下几个方面:(1) 地震动参数的确定:需要根据地震区域的地震动参数进行合理的选择,以确保消能减震技术的正确应用。
(2) 结构的选择和布置:需要根据建筑的结构特点选择合适的消能减震技术,并合理布置在结构中,以提高结构的整体抗震能力。
(3) 设计参数的确定:需要根据具体的结构和地震动参数,合理确定设计参数,以确保消能减震技术的有效性和可靠性。
建筑隔震与消能减震
![建筑隔震与消能减震](https://img.taocdn.com/s3/m/85bbf6709e31433238689354.png)
第十五讲建筑隔震与消能减震设计规定一、隔震与消能减震是减轻建筑结构地震灾害的新技术地震释放的能量以震动波为载体向地球表面传播。
通常的建筑物因和基础牢牢地连接在一起,地震波携带的能量通过基础传递到上部结构,进入到上部结构的能量被转化为结构的动能和变形能。
在此过程中,当结构的总变形能超越了结构自身的某种承受极限时,建筑物便发生损坏甚至倒塌。
1、什么是房屋结构的“隔震设计”《隔震》,即隔离地震。
在建筑物基础与上部结构之间设置由隔震器、阻尼器等组成的隔震层,隔离地震能量向上部结构传递,减少输入到上部结构的地震能量,降低上部结构的地震反应,达到预期的防震要求。
地震时,隔震结构的震动和变形均可只控制在较轻微的水平,从而使建筑物的安全得到更可靠的保证。
表15.1列出了隔震设计和传统设计在设计理念上的区别。
表 15.1 隔震房屋和抗震房屋设计理念对比隔震器的作用是支承建筑物重量、调频滤波,阻尼器的作用是消耗地震能量、控制隔震层变形。
隔震器的类型很多。
目前,在我国比较成熟的是“橡胶隔震支座”。
因此,本《规范》所指隔震器系指橡胶隔震支座(规范12.1.1条注1)。
在隔震设计中采用其他类型隔震器时,应作专门研究。
2、什么是房屋建筑的“消能减震设计”在建筑物的抗侧力结构中设置消能部件(由阻尼器、连接支撑等组成),通过阻尼器局部变形提供附加阻尼,吸收与消耗地震能量。
这样的房屋建筑设计称“消能减震设计”。
采用消能减震设计时,输入到建筑物的地震能量一部分被阻尼器所消耗,其余部分则转换为结构的动能和变形能。
这样,也可以达到降低结构地震反应的目的。
阻尼器有粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、金属阻尼器、电流变、磁流变阻尼器等。
3、隔震和消能减震设计的主要优点隔震体系能够减小结构的水平地震作用,已被理论和国外强震记录所证实。
国内外的大量试验和工程经验表明:“隔震”一般可使结构的水平地震作用降低60%左右,从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏,提高建筑物及其内部设施、人员在地震时的安全性,增加震后建筑物继续使用的能力。
阻尼器
![阻尼器](https://img.taocdn.com/s3/m/e73ff1cda1c7aa00b52acb46.png)
阻尼器阻尼器阻尼器,是以提供运动的阻力,耗减运动能量的装置。
利用阻尼来吸能减震不是什么新技术,在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。
从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中,其发展十分迅速。
特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器,在美国被结构工程界接受以前,经历了一个大量实验,严格审查,反复论证,特别是地震考验的漫长过程。
基本概念大家知道,使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用,我们称之为阻尼。
而安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力,耗减运动能量的装置,我们称为阻尼器。
发展过程·在航天、航空、军工、机械等行业中广泛应用,几十年成功应用的历史·上世纪80年代开始在美国东西两个地震研究中心等单位作了大量试验研究,发表了几十篇有关论文·90年代,美国国家科学基金会和土木工程学会等单位组织了两次大型联合,由第三者作出的对比试验,给出了权威性的试验报告,供教授和工程师们参考·在肯定以上成果的基础上被几乎各有关机构,规范审查,肯定并规定了应用办法·管理部门通过,带来了上百个结构工程实际应用。
这些结构工程,成功地经历了地震、大风等灾害考验,十分成功。
工程结构减震与阻尼器二十世纪,特别是近二、三十年人们对建筑物的抗振动的能力的提高已经做了巨大的努力,取得了显著的成果。
这一成果中最引以为自豪的是“结构的保护系统”。
人们跳出了传统增强梁、柱、墙提高抗振动的能力的观念,结合结构的动力性能,巧妙的避免或减少了地震,风力的破坏。
基础隔震(Base Isolation),各种利用阻尼器(Damper) 吸能,耗能系统,高层建筑屋顶上的质量共振阻尼系统(TMD)和主动控制( Active Control)减震体系都是已经走向了工程实际。
有的已经成为减少振动不可少的保护措施。
特别是对于难于预料的地震,破坏机理还不十分清楚的多维振动,这些结构的保护系统就显得更加重要。
消能减震技术
![消能减震技术](https://img.taocdn.com/s3/m/4eb99003590216fc700abb68a98271fe910eaf23.png)
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一、消能减震结构的发展与应用:利用阻尼器来消能减震并不是什么新技术,在航天航空、军工枪炮等行业中早已得到应用。
从20世纪70年代后,人们开始逐步地把这些技术专用到建筑、桥梁、铁路等工程中。
在美国,20世纪80年代开始,美国东西两个地震研究中心等单位做了大量试验研究,发表了几十篇有关论文。
90年代美国科学基金会和土木工程协会组织了两次大型联合,给出了权威性的试验报告,供工程师参考。
在我国,1997年,沈阳市政府大楼的抗震加固中首次采用了摩擦耗能装置,其后北京饭店、北京火车站和北京展览馆等多座建筑中应用消能减震技术。
在日本,目前已有超过100多栋的建筑物采用消能减震技术。
现代高层建筑日益增多,结构受地震和风振影响十分明显,减小结构所受的地震和风振反应,成为结构设计的一个重要方面。
消能减震阻尼器,通过增加结构阻尼,耗散结构的振动能量来达到减小结构所受振动。
(1)“阻尼”是指任何振动系统在振动中,由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性,以此一特性的量化表征。
(2)《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中:2.1.1 高层建筑:10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24米的其他高层民用建筑。
(3)《民用建筑设计通则》GB50352-2005中:3.1.2建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。
二、阻尼器耗能减震原理:耗能减震的原理可以从能量的角度来描述。
传统结构:Ei =Er+Ed+Es耗能结构:Ei =Er+Ed+Es+EaEi为地震时输入结构的总能量;Er为结构在地震过程中存储的动能和弹性应变能;Ed为结构本身阻尼消耗的能量;Es为结构产生弹塑性变形吸收的能量;Ea为耗能装置消耗的能量;(其中Er为能量转换,并不是能量的消耗。
)(1)传统结构中:构件在利用其自身弹塑性变形消耗地震能量的同时,构件本身将遭到损伤甚至破坏。
(2)在消能减震结构中:耗能(阻尼)装置在主体结构进入耗能状态前率先进入耗能工作状态,耗散大量输入结构体系的地震、风振能量,则结构本身需消耗的能量很少,主体结构反应将大大减小,从而有效地保护了主体结构,使其不再受到损伤或破坏。
三、阻尼器的种类:阻尼器种类繁多,我国将其分为位移相关型和速度相关型。
(1)位移相关型阻尼器的耗能与其自身变形和相对滑动位移有关,常用的有金属阻尼器和摩擦阻尼器。
(2)速度相关型阻尼器的阻尼特性与加载频率有关,常用的有粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器。
(一)金属耗能阻尼器一种位移相关型阻尼器,主要用于减小地震响应。
利用金属不同形式的弹塑性滞回变形来消耗能量。
目前已开发和利用的主要有:钢棒阻尼器、铅阻尼器、形状记忆合金、软钢阻尼器等。
(滞回特性指材料在受外界干扰产生变形时具有企图恢复原有状态的抗力的特性。
)➢加劲阻尼(ADAS)装置(软钢阻尼器):加劲阻尼(ADAS)装置是由数块互相平行的X形或三角形钢板通过定位件组装而成的耗能减震装置。
安装在人字形支撑顶部,在地震作用下,框架层间相对变形引起装置顶部相对于底部的水平运动,使钢板产生弯曲,利用弹塑性滞回变形耗散地震能量。
具有长期可靠并不受环境与温度影响的特点。
如图所示(二)摩擦耗能阻尼器:摩擦耗能器是一种位移阻尼器,主要用于减小地震响应。
通过构件相对位移时产生摩擦做功而耗散能量。
目前已有多种不同构造的摩擦耗能器,如Pall型摩擦耗能器、摩擦筒制震器等。
➢ Pall型摩擦耗能装置加拿大学者A.S.Pall发明。
该装置为一正方形连杆机构,与x形支撑相连。
一种可滑动而改变形状的机构。
而摩擦力取决于板间的挤压力,挤压力可以通过松紧板上的高强螺栓来调节。
(摩擦节点板)该装置按正常使用荷载及小震作用下不发生滑动,而在强烈地震作用下,在主体构件尚未发生屈服现象前,(弹塑性形变分界点)装置即产生滑移以摩擦功耗散地震能量,达到消能减震目的。
(三)粘弹性阻尼器(VED)粘弹性阻尼器是一种速度相关型耗能装置,既可用于减小风振也可减小地震作用。
1 材料:粘弹性材料又称粘弹性阻尼材料,是一种高分子聚合物,性状介于有粘性液体和弹性体之间体,具有储备能量和耗散能量的特性。
2 构造和性能构造:(1)自由阻尼层:是在需要减震的结构构件表面直接粘贴或者喷涂粘弹性材料,这样既能减震又能降噪,同时还具有装饰效果。
原理:将一层一定厚度的粘弹阻尼材料粘贴或喷涂于基板表面上,当基板产生弯曲振动时,阻尼层随基层一起振动,在阻尼层内部产生拉压变形而耗能,从而起到减震降噪的作用。
(2)约束阻尼层:是上一种形式的延伸。
由约束钢板和粘弹性材料组成,约束钢板由两块T型和一块矩形的钢板及粘弹性材料夹层构造而成。
粘弹性材料与钢板的结合表面的处理方法也随着材料成分和特性的不同而采取各种方法。
其基本形式如图:原理:粘弹性材料随约束钢板往复运动,通过粘弹性阻尼材料的剪切变形来耗散能量。
性能:采用粘弹性阻尼器可以有效地减小结构的位移反应和加速度反应,同未加阻尼器结构相比,结构的一般位移反应可以减小50%~80%,加速度反应可减小30%~60%。
作为阻尼耗能材料的粘弹性材料,其受到温度、频率等多种因素的影响。
(1)随着环境温度的增加,粘弹性材料的耗能能力会降低。
(2)在地震这种短时间作用下,温度对粘弹性阻尼器中材料的性能并没有明显减弱。
(3)随着外振力频率的增加,粘弹性材料的耗能能力会降低。
3 安装方式(1)小八字撑的安装方式造成粘弹性阻尼器的剪切变形较小,影响粘弹性阻尼器充分耗能,但这种支撑对建筑功能的影响小,因其所占空间小,布置位置灵活。
(2)单向斜撑需安装在房间隔断、隔墙处,不影响建筑的使用,这种支撑形式中粘弹性材料的剪切变形较大,消能减震能力较强。
(3)大八字撑同样能够使粘弹性阻尼器产生较大的剪切变形,故消能减震能力较强,对建筑使用功能的影响也不像单向斜撑那样大。
(4)人字型撑的安装也要充分考虑建筑的使用功能,因为这种形式会占用较大的建筑空间,其安装的粘弹性阻尼器的剪切变形由建筑结构的层间位移转化而来,(上、下层侧向位移之差)缺点是安装复杂,但消能能力强。
(5)交叉对角撑适用于厂房结构,可以在厂房的柱间设置安装粘弹性阻尼器的消能支撑,这种支撑的消能减震能力也比较优良。
4 实际工程中的应用:(1)1969年,纽约世界贸易中心双塔的每个塔中安装了10000个粘弹性阻尼器,从第10层到第100层均匀分布于结构中,用于抵抗风载;(2) 1982年,美国西雅图哥伦比亚中心大楼安装了260个粘弹性阻尼器。
用于抵抗风载;(3) 1993年,位于美国加州圣荷塞的13层Sallta Clara市政大楼采用粘弹性阻尼器进行抗震改造,是粘弹性阻尼器的首次抗震应用。
(4) 1998年,中国首都规划大厦采用粘弹性阻尼器,减少地震和风振反应,效果显著。
(补充:西雅图哥伦比亚中心大厦起初是因为在风振的影响下,顶部几层有明显的不舒适感,安上粘弹性阻尼器后,不再有不舒适感,效果良好。
若采用加大侧向刚度的方法来获得同样的效果,需要把现有的柱尺寸扩大一倍,价值约800万美元,而采用粘弹性阻尼器所用的试验及材料、安装费用仅7O万美元。
由此可见,采用粘弹性阻尼器减小建筑的风振或地震影响在经济上是相当可观的。
)(四)粘滞耗能阻尼器:是一种速度相关型阻尼器,消耗地震或者风振能量。
在我国,越来越多的桥梁、高层建筑、体育场馆中也应用了液体粘滞阻尼器。
➢圆柱筒式液体粘滞阻尼器:1发展与原理:早期的液体粘滞阻尼器像一个长方形的容器,如下图,其中充满油料,由活塞杆带动一组平板,与固定在另一端的平板之间产生剪切运动,由于油的粘性产生阻力,起到阻尼器的作用。
但由于油腔体积相对较大,油料可运动空间较大,导致这种阻尼器的效率很低,而且受温度影响也较大。
19 世纪中期,法国的一家军火公司首先采用节流孔来控制流体运动的阻力。
后来,经过各国竞相发展和改进,形成一种体积比较小、能提供很大阻尼力、受温度影响也很小的油阻尼器,一直应用到现在。
活塞杆的设计,要求能够承受运动过程中的任何载荷,不允许变形,多采用不锈钢。
与活塞缸紧密结合的活塞头把阻尼器分成2个液腔,活塞头上的小孔,可让2个腔体中的硅油,在一定的活塞压力下可以按设计要求来回流动。
硅油通过狭小的阻尼孔时,硅油的粘性产生摩擦力,阻尼器吸收的地震、风振能量通过硅油的运动与摩擦阻力,转换为热能耗散。
➢实际工程中的应用北京盘古大观(Pangu Plaza)1)阻尼器布置盘古大观为45层,191m高层钢结构。
将阻尼器均匀设置在层间位移较大的24~39层,共计100个粘滞液体阻尼器和8个粘弹性液体阻尼器。
2)阻尼器减震效果分析经计算,加设阻尼器后结构向层间位移角减小效果见下表。
(层间位移角:楼层层间最大位移与此层高之比)3)经济性评价对于盘古大观的直接建设费用,分别采取传统方案与阻尼器方案对比,结果显示,在相同结构反应中,阻尼器方案结构反应低,价格却最省(如下表)。
➢粘滞阻尼墙:是由日本学者M.Miyazaki等在1986年提出,于20世纪80年代在日本得到应用。
一种箱式的粘滞阻尼器,有时也起到隔墙作用。
1986年,日本学者M.Miyazaki等对一个安装有粘滞阻尼墙的5层钢框架结构缩尺模型进行实验研究,模型结构总重为1t。
实验表明,当结构没有设置结构阻尼墙时,模型的阻尼比为0.02,结构基本周期0.367s。
当安装粘滞阻尼墙后,模型的阻尼比为0.32,结构基本周期为0.286s。
(阻尼比:在土木、机械、航天等领域是结构动力学的一个重要概念,指阻尼系数与临界阻尼系数之比,表达结构体标准化的阻尼大小。
临界阻尼系数:任何一个振动系统,当阻尼增加到一定程度时,物体的运动是非周期性的,物体振动连一次都不能完成,只是慢慢地回到平衡位置就停止了。
当阻力使振动物体刚好能不作周期性振动而又能最快地回到平衡位置的情况,称为“临界阻尼”。
结构基本周期:结构基本周期是指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间。
)原理:如下图所示,在粘滞型阻尼墙系统中的活塞,表现为一内钢板,且该钢板只能在平面内运动,由外钢板组成的容器内装有粘滞液体。
在结构中,内钢板(活塞部分)固定于上层楼板。
其外钢板(容器部分)固定于下层楼板。
地震作用下,楼层产生层间位移,从而使得粘滞阻尼墙内的粘滞液体被剪切,地震输入的能量被耗散。
补充:(五)质量阻尼器:调谐质量阻尼器系统(TMD)安装连接在结构上,由固体质量、减震器和阻尼器组成。
将TMD系统的自身振动频率调整到结构振动的振动频率频率附近,当外力(地震、风振)使得结构物的振动被激发时,阻尼器会产生与结构反向共振的振动,此时作用在主结构上的能量会转移到调质阻尼器上,进而消散。
➢台北101大楼调质量阻尼器构造台北101大楼调质阻尼器悬吊于87~92层之间。