| 感谢ls3836347网友提供的耗能减震技术的研究、应用与发展资料!内容不错!下面我把原文贴上来 耗能减震技术的研究、应用与发展 一、结构振动控制的概念及分类 传统的抗震设计是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用的，即由结构本身储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防标准，小震不坏，中震可修，大震不倒。而这种抗震方式缺乏自我调节能力，在不确定的地震作用下，很可能无法满足安全性的要求；另一方面，在满足设计要求的情况下，结构构件的尺寸可能需做得很大，这样既给建筑布置带来一定的困难，在经济上又要增加相当多的投资。近年来，在土木工程领域新兴一种新型的抗震方式――结构振动控制，即对结构施加控制机构，由控制机构和结构共同承受地震作用，以调谐和减轻结构的地震反应。 结构振动控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。 被动控制――无外加能源的控制，其控制力是由控制装置随结构一起振动变形而被动产生的。被动控制可分为基础隔震技术、耗能减震技术和吸能减震技术。 主动控制――有外加能源的控制，其控制力是由控制装置按某种控制规律，利用外加能源主动施加的。主动控制系统由传感器、运算器和施力作动器三部分组成。主动控制是将现代控制理论和自动控制技术应用于结构抗震的高新技术。主动控制有主动拉索系统（ATS）、主动支撑系统（ABS）、主动可变刚度系统（AVSS）、主动质量阻尼系统（AMD）等。主动控制研究较多的国家是美国、日本和中国，我国自80年代末期开始研究主动控制。目前，主动控制在土木工程中的应用已达30多项，如日本的Takenaka实验大楼和Kankyu Chayamechi大楼。 半主动控制――有少量外加能源的控制，其控制力虽也由控制装置自身的运动而被动的产生，但在控制过程中控制装置可以利用外加能源主动调整自身的参数，从而起到调节控制力的作用。现有的半主动控制技术包括：半主动隔震装置、半主动TMD、半主动力触动器、半主动变刚度装置和半主动变阻尼装置等。 混合控制――在结构上同时应用被动控制和主动控制，或者是同时应用不止一种的被动控制装置，从而充分发挥每一种控制形式和每一种控制装置的长处，克服它们的弱点，以获得更好的控制效果。目前提出的混合控制方法主要有：同时采用AMD和TMD的混合控制系统、主动控制和基础隔震相结合的混合控制系统以及主动控制和耗能减震相结合的混合控制系统。世界上第一个安装混合控制系统的建筑是位于日本东京的清水公司技术研究所。 在这四种控制技术中，主动控制的效果最好，但由于建筑结构体形巨大导致所需的外加能源较大，加之控制装置的控制的算法比较复杂，而且存在时滞问题，因此其应用程度少于其它三种控制技术；被动控制造价低廉，减震效果良好，容易实现，目前发展最快，应用最广，尤其是其中的基础隔震技术已相当成熟，并得到了一定程度的推广应用；半主动控制介于主动控制和被动控制之间，其控制精确度较高，造价较主动控制低廉，而且不需要较大的动力源，因此其具有广阔的应用和发展前景；混合控制综合了某几种控制方法的优点，因此其具有较好的控制效果，发展前景较为广阔。 二、被动控制的研究与应用 被动控制包括基础隔震技术、吸能减震技术和耗能减震技术。 基础隔震技术是指在建筑物或构筑物基底设置控制机构来隔离地震能量向上部结构传输，使结构振动减轻，防止地震破坏。目前研究开发的基础隔震技术主要有：夹层橡胶垫隔震、摩擦滑移隔震、滚珠及滚轴隔震、支撑式摆动隔震和混合隔震等。近年来，越来越多的国家开展了基础隔震技术的研究，因此，隔震技术也得到了飞速的发展。理论上较为成熟，并且也有相当多的实际应用。截止1999年12月份统计表明：日本94栋，美国21栋，中国46栋，意大利19栋，新西兰16栋，已采用了基础隔震技术。最近有些国家已制订了相应的隔震规范，我国即将出台的新规范就包含了基础隔震部分。 吸能减震技术是在主体结构中附加子结构，使结构的振动能量分散，即结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配，从而达到减小主结构振动的目的。目前主要的吸能减震装置有：（1）调谐质量阻尼器（TMD）；（2）调谐液体阻尼器（TLD）；（3）质量泵；（4）液压―质量控制系统（HMS）；（5）空气阻尼器。其中，应用最多的是TMD和TLD，如1976年，美国波士顿60层的John Hancock大楼在58层上安装了两个重300吨的TMD，质量块在9米长的钢板上滑动，它很好地减小了大楼的风振反应，防止了玻璃幕墙的脱落。澳大利亚的悉尼电视塔，加拿大多伦多电视塔，日本的Chiba Port塔以及Funade桥的桥塔均安装了TMD，其减震效果均令人十分满意。日本的Yokohama海岸塔是一个高101米的钢塔架结构，为减小结构的风振反应，在结构上共设置了39个圆柱形的TLD，实例分析表明，安装了TLD后塔的阻尼比由0.6%增加到4.5%，在强风作用下塔的加速度减小到原来的1/3，满足舒适度要求。除此之外，日本149.4米高的Yokohama王子饭店也在其顶部安装了TLD以控制其风振反应。 三、耗能减震技术的研究、应用与发展 耗能减震 |
4. 粘弹性阻尼器 粘弹性阻尼器是由粘弹性材料和约束钢板组成。图1为常用的粘弹性阻尼器，它由两块T形约束钢板夹一块钢板所组成，钢板之间夹有粘弹性材料。粘弹性阻尼器一般设在能产生相对变形的位置，如斜撑、人字形支撑、梁柱节点、桁架下弦杆上或毗邻建筑之间，当结构层间发生位移时，粘弹性阻尼器会产生剪切滞回变形，耗散输入的振动能量，减小结构的振动反应。 大量的试验研究表明：影响粘弹性阻尼器耗能性能的主要因素是温度、频率和应变幅值。其影响规律为 (1) 粘弹性阻尼器具有很好的耗能能力，其耗能能力随着温度的增加而降低： (2) 粘弹性阻尼器的耗能能力随着频率的增加而增加，但在高频下，随着循环次数的增加，耗能能力逐渐退化至一平衡值； (3) 当应变幅值小于50%时，应变的影响是次要的，但在大应变的激励下，随着循环次数的增加，耗能能力逐渐退化至一平衡值。 为精确地描述粘弹性阻尼器的应力应变关系，学者们提出了各式各样的计算模型，主要有：(1) Kelvin模型；(2) Maxwell模型；(3) 标准线性固体模型；(4) 复刚度模型；(5) 四参数模型； 有限元模型。 5. 粘弹性阻尼结构的研究现状 装有粘弹性阻尼器的结构称为粘弹性阻尼结构。许多研究者对粘弹性阻尼结构的动力特性和动力反应进行了研究（见表1），从这些试验和研究可以得出以下结论： 表1.1 粘弹性阻尼结构的试验研究 试验者 年代 试验模型框架 Lee等 1990 五层足尺钢框架和它的一个2/5比例的模型框架 Lin和Liang等 1991 1/4三层钢结构模型框架 Bracci和Shen等 1992 1/3三层钢筋混凝土模型框架 Chang和Lai等 1993 2/5五层钢结构模型框架 Chang和Shen等 1995 2/5三层钢结构模型框架 Lai等 1995 1/3三层钢结构模型框架和五层足尺钢框架 Chang等 1996 2/5三层钢结构模型框架 欧进萍等 1999 1/8十六层钢结构模型框架 (1) 动力特性：粘弹性阻尼结构的刚度和阻尼增加，自振频率增加，周期减小。 (2) 动力反应：粘弹性阻尼器提供给结构明显的阻尼以致于结构表现为弹性，地震反应大大地减小，位移、加速度、层间位移和层间剪力都显著地减小了；输入结构的地震能量大部分由粘弹性阻尼器的滞回耗能所吸收，而易导致结构损坏的结构滞回能仅占很小的一部分，因此在遭受同样的地震下粘弹性阻尼结构产生较少的塑性铰和裂缝，试验表明：所产生的破坏情况比原结构要少一半多。不管是钢结构还是钢筋混凝土结构，安上粘弹性阻尼器后它们都表现出以上特性。 结构加上粘弹性阻尼器后，刚度和阻尼都会显著增加，粘弹性阻尼器正是通过改变结构的动力特性以达到减震目的。粘弹性阻尼结构的动力特性计算主要是求解加入粘弹性阻尼器后结构的刚度和阻尼，目前主要有以下几种方法： (1)模态应变能法；(2)增量刚度和增量阻尼法；(3)改进的模态应变能法。 （1） 模态应变能法 模态应变能法的基本思想是通过粘弹性阻尼器的每圈耗能与系统最大应变能的比值确定出等效阻尼比，近似估计结构的阻尼效应。 在第j振型下由于粘弹性阻尼器所产生的附加刚度和结构阻尼比为： (1) (2) 式中 ， 为粘弹性阻尼器同水平方向的倾角； 为第j振型下粘弹性阻尼器循环一圈所耗的能量； 为第j振型下系统的应变能。在实际应用中，常常取用第一振型来估计粘弹性阻尼结构的阻尼比。 （2） 增量刚度和增量阻尼法 由于粘弹性阻尼器加到结构中所产生的增量刚度矩阵 和增量阻尼矩阵 (3) 式中 和 是阻尼器的储能刚度和阻尼值； 是一无量纲的支撑位置矩阵。 粘弹性阻尼器在第j振型下对结构的阻尼贡献为 (4) 则在第j振型下粘弹性阻尼结构的阻尼比为： (5) 式中 为初始时结构的模态阻尼比， ， ；对于一个微小的刚度增加 ，阻尼比总值为附加阻尼比和原阻尼比之和。 （3） 改进的模态应变能法 改进的模态应变能法是由Chris.P.等于1994年在模态应变能法的基础上提出，对于粘弹性剪切型建筑在第j振型下的阻尼比可由下式确定 式中 ； 为在第j振型下第i层的振型参与系数。对于粘弹性弯曲型建筑在第j振型下阻尼比 (7) 式中 ； 。 模态应变能法计算简单，当阻尼器的应变小于设计应变时可很好地预计粘弹性阻尼结构的性能；增量刚度和增量阻尼法概念清晰，但计算较繁；改进的模态应变能法比较完整，但适应的激励频率范围比较狭窄。 6. 粘弹性阻尼结构的应用及发展前景 粘弹性阻尼器在机械工程和航空工程中的应用已有较长的历史，在土木工程中的应用早期主要用于结构的抗风减振工程中，近年来已开始在结构的抗震减震工程中应用，表2列出了一些工程应用概况。 西雅图哥伦比亚中心大厦，77层，高291米，为一钢―混凝土建筑，平面呈三角形。为减小风振影响，在运动部位较大处和受力部位较大处的斜撑上安放了260个大型粘弹性阻尼器，每只重272千克。该工程首先用计算机分析各杆件内力，以此决定把粘弹性阻尼器安放在最有效的位置上，结果有1/6的斜撑设有粘弹性阻尼器。纽约世界贸易中心大厦为一双塔钢结构，阻尼器安在第8层到第108层的桁架下弦杆上，每层约100个，共安装了约20000个阻尼器，每只重约13. |
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