城市建筑1建筑论坛1URBANISMANDARCHITECTURE丨ARCHITECTURALFORUM
基于阻尼耗能技术的土木结构振动控制
Civil Engineering Structure Vibration Control based on the Damping Energy Dissipation Technology
■赵云辉ZhaoYunhui
[描要］本文对近几十年来基于阻尼耗能技术的提动控制技术，诸如粘落阻尼器，金属阻尼器和颗粒阻尼技术等进行了回顾与总结，
[关建调】阻尼耗能报动控制粘浮阻尼累颗粒阻尼
[Abstraet] This paper caries on the review and summary on vibration control techinologies based on the damping cnergy di-ssipation technology in recent decades, sach as viseous damp ers, metal damper and particle damping technology
[Keywords] damping vibration control of viscors damper, pa
Suduxp ap 引言
在科研和工程中，新的减震技术和方法在不断提出。但在各种振动控制形式中，基于阻尼耗能技术的振动控制，因其效果显著、结构简单、使用方便等一系列优点广泛应用于国民经济建设的各个领域，正因为阻尼技术有着如此广泛的应用价值，对它的研究、开发和利用也越来越受到人们的重视。
阻尼耗能技术介组
任何一个工程结构系统在受到外界的干扰或源励时都会产生响应，这是因为激励使系统获得了能量的输入，同时，系统又能将输入的能量通过某种机理转变为热能或其他能量形式而消耗弹，便输入能量和耗损能量保持平衡。这种系统耗损能量的能力称为阻尼，对于稳态过程，对系统必须持续不断地输入能量只有与阻尼耗能相平衡，方能维持东统的持续稳定振动。
阻尼耗能技术是以阻尼耗能机理为理论基确，阻尼的产生机理按物理现象的不同可以分为工程材料的材料阻尼、流体的粘滞阻尼、撞阻尼等，这主要是通过将机核能转化为可以耗损的热能来实现的。目前，阻尼耗能技术的主要应用形式包括结构自身材料阻尼和外加阻尼耗能两种，而外加的阻尼器有粘沛阻尼器、智能阻尼器、金属阻尼器，以及近年提出的颗粒阻尼器。
阻尼耗能技术研究和应用进展二、
1.结构自身阻尼耗能
在地囊作用下，建筑桥案结构动力学方程为 MX+CX+KX=MXg
M,C,K分别为结构的质量、阻尼和则度距阵，X、 X和X则分别是结构的位移、速度和如速度自量，3g 为地囊作用于结构上的加建度向量，地囊施加于结构上的能量将由阻尼项消耗或变为结构的变形能，但由于结构上构成结构自身的材料阻尼特性较弱。如普通混凝土结构或钢结构，其阻尼系数一般比较
低，耗能能力比较弱。故地震能将会引起结构的较大变形，从造或结构的破坏环失效
2.外加阻尼器耗（1）粘沛阻尼器
液体黏沛阻尼器最早应用在军火工业。随着美国桥案工程领域对粘滞阻尼器的应用，其遥渐进入土本工程师的视野，被递步应用到桥梁工程、高层建筑和机器基础等工程中，使用粘滞阻尼吸收或消耗地震或风振的能量，具有很好的经济效益和控制效果。
在桥案、高层建筑以及建筑物的抗震加胃领域，国内外已有较多成功的粘滞阻尼器的工程应用实例，例如南京长江三桥、吉林省龙岩松花江上7孔连续梁桥、重庆菜园坝长江桥、武汉阳逸长江大桥等都正在安装不同的阻尼器产品，又例如在北京银
，南北宽146n，由3栋塔
泰申心，它东西长247n，
楼组成，在其电梯并筒四质设置了液体粘满阻尼器。并根据结构设计，共采用了164个粘滞阻尼器，还有美国波士领的111Biuntington大楼，为38层高层钢结构，大楼阻尼器设置以层间布置为主，它一定程度上保证了阻尼监从下到上的均匀性，其中半阻尼监按对角布置，另一半采用效率较高的套索布置形式，将阻尼器的效率提高到2倍以上，对结构抗风起到了很好的作用
(2）金属阻尼器
目前，实际应用中比较常用的金属阻尼器主要有三类，即铅阻尼器、软钢阻尼器以及形状记忆合金，由于铅阻尼器恢复性比软差且对环境容易造成污案，工程中应用受到限制：形状记忆合金则因为价格高体积小，在土本中应用不经济。相比之下，软钢阻尼器取材方便、造价软低，对环境以及温度的适应性较强等多种优点，在新建建筑物和加固改造工程当中具有很好的应用前景软钢阻尼器利用软钢的良好愿服特性，即塑性段的滞回性能。
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图1双X形软解阻尼器（图中单位为）
但是在某些方面软钢阻尼器也存在着不可避免的缺陷，主要表现在其可恢复性较差、沛回性能则
例如加工过程中产生的误差
受形状影响比软明显。
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会造或阻尼器智慧曲线的变形，从面影响其耗能性能，如此一来，就对软钢阻尼器的形式及构造有严格的要求，如图1所示，即为目前常用的双X形软
（3）额较阻尼技术
H.V.Panossian 博士1991年提出一项阻尼新技本一—颗粒阻尼技术，原理是将微小期粒接照一定填充率填充到报动结构内部或附属的空腔内，结构振动引起颗粒之间以及颗粒与空腔壁之间的非弹性硅撞和摩擦。以此消耗能量，产生阻尼效应，从而达到抑制结构振动的目的。颗较阻尼不仅结构简单、效果明显，还适用于高温、辐射、周蚀等范劣环境，这些优点吸引了很多学者和工程人员开始对颗粒阻尼进行各方面的深入研究，早期的研究主要集中于飞机机翼和发动机涡轮叶片等航空机械领域，国内闫维明等人逐渐将其引入到土本领域，
井
进行了实验和理论分析，根据研究结果，问维明提出了颗粒阻尼技术应用于建筑物振动控制的安装位
置
1）建筑隔培位置
隔增是较为理想的颗校阻尼技术应用位置，暨
如对于轻质确块隔增，可以在其筑过程中安装。
2》地暖的水管之间位置
地最是目前冬季需要采暖的城市正在推广使用的地面采暖方式，热水管及其面层的空间高度基本在100m左右，水管之间有300~400m的空间填充，索混最土。颗粒阻尼器可以布置在水管之间，预部与水管一样做面层。
3》案式楼梯的楼梯板下位置
案式楼梯因为梯案的高度影响了一部分高度的使用空间，在梯极下案侧安装获粒阻尼，既不占用使用空间，隐蔽性又较好。
4》屋项架空保温隔热层
保温隔热层是所有位置中最理想的颗粒阻尼安装位置，不曾屋面是上人屋面还是不上人虚面，赖粒阻尼均可布置在保温材料水泥蛭石、鹏胀珍殊岩或者焦渣）中，在上述位置上安放颗较阻尼，不仅不占用建筑物的使用空间，而且可以克服普通阻尼器的不足，在一定程度上实现分布式阻尼，
颗较阻尼对结构的控制效果受多个参数的影响，诺如结构振动幅度、颗粒阻尼在结构上的分布位置、颗粒填充率、颗粒总量、以及颗粒本身特性如尺寸、材料、和形状等。颗粒阻尼具有很强的非线性对颗粒阻尼的数值计算不仅包括计算其内部颗粒之间复杂的相互作用，还要计算颗粒的复杂这动状态以及颗校的各种耗能特性。目前，对颗粒阻尼的研究工作还处于发展和完善阶段
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