消能減震技術的應用與發展

張增強 楊萍

摘 要 目前地震災害仍然是首要解決的問題，當今推廣的消能減震技術已發揮重要作用，本文對減震技術進行說明和總結，以及應用狀況。消能減震結構已得到較好的應用，但對于其位置優化和在罕見地震下的應用還在進一步研究。

關鍵詞 消能減震 地震 優化

中圖分類號：TU352 文獻標識碼：A

0引言

當今世界，地震仍然是破壞力強、范圍廣的自然災害，地震發生時所產生的房屋倒塌，人員傷亡，給社會造成巨大的經濟損失。而傳統的抗震方式就是在建筑結構中人為設置薄弱環節，在地震發生時使其吸收地震能量按照設計人員的設計使次要部位發生破壞，而保護結構的主體部位不發生倒塌。雖然使建筑物在大震中免于倒塌，極大的保障了人民的生命安全，但是難以有效控制結構的破壞程度和經濟損失。近年來提出的消能減震方案，與傳統的方案相比減震結構更加安全。

1消能減震概況

消能減震結構中附加的耗能元件為消能器，而附加消能器耗能機理不同，則將其分為速度相關型和位移相關型阻尼器兩大類消能器，黏滯阻尼器是根據黏性液體在活塞中或平板中流動時產生黏滯阻力制成的無剛度、速度相關型阻尼器。這種阻尼器在較寬的頻率范圍內都表現出穩定的阻尼特性，而且對環境溫度的不敏感性及良好的耐久性等優點，因而被廣泛應用于工程結構消能減震項目中，黏彈性阻尼器是由黏彈性材料和鋼板硫化而成的，通過黏彈性材料的剪切或拉壓來耗散能量的被動減震裝置。

2消能減震技術的應用與發展

隨著消能減震技術的快速發展，特別是消能減震技術的出現，鋼筋混凝土框架結構不再受到場地地震烈度的限制，應用地區和范圍也越來越廣。特別是粘滯阻尼器的研究，減震層布置位置和布置形式的研究。

減震加固技術研究在國外在消能減震方面起步較早，Taylor公司最先研究黏滯阻尼器，并將其推廣使用。美國和日本起步較早，其次是加拿大。對粘彈性阻尼器國外學者做了大量的理論和試驗研究，我國在這方面的研究起步相對較晚，隨著研究的深入，在實際工程中的應用也逐漸增多。

葉正強等在2001年總結分析了多類型的黏滯阻尼器及其相應的耗能機理。而后開發了雙出桿黏滯阻尼器。黏滯阻尼器本身沒有剛度，在耗能的同時只能提供附加阻尼。林紹明于2013年利用有限元分析軟件，用非線性時程分析計算了設有黏滯減震層的高層建筑結構。其研究表明：在結構中設置一減震層，布置在中部時，結構的頂層位移降低較為明顯，若在上層，底層剪力則降低明顯。燕樂緯等人提出了基于遺傳算法關于黏滯阻尼器在高層結構布置方法，但這種方法只是適用于多發地震并沒有在罕遇地震或者近場脈沖地震下的。對于阻尼器布置只考慮了層間位移的影響，而沒有列舉其他因素如層間剪力的影響來優化布置。黏滯阻尼器優化目標主要集中在通過優化減小結構在地震作用下的反應，并沒有考慮長期的經濟效應。新西蘭的 A.M. Puthanpurayil 等則提出了一種復合目標優化方法，該方法同時考慮了初始成本與總體預期損失。

國內具有代表性消能減震應用實例，江蘇省的百年財富中心其中采用的是筒式黏滯消能器如北京飯店、北京火車站、北京展覽館等。這些工程實例可以得出，消能減震器的結構形式靈活、損傷部位可控、性能穩定等優點，所以在國內外市場都有較大的潛力，而減震結構的布置可以直接影響到減震結構的抗震能力。針對粘彈性阻尼器的理論和數值分析方面的研究較少，且幾乎沒有涉及到減震結構設計初期如何設定阻尼器布置方式以及投放量的棘手問題。

3結語

雖然目前消能減震技術的發展和應用已經取得了較大進展，但仍有許多問題需要討論和研究： 同時如何針對結構類型合理選擇阻尼器類型、阻尼器參數、阻尼器布置位置以實現震效果優化還需更多更深入的探討。在關于黏滯阻尼器的減震性能方面需要設置性能目標和目標水準，評價阻尼器的減震性能。對黏滯阻尼器和黏彈性阻尼器的組合優化位置也需要進行探討和研究。

參考文獻

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