耗能的案例
高耗能行業——建筑業
而建筑耗能在我國能耗總量中的份額已超30%，也就是13億噸標準煤，折合人民幣約為1.5萬億元。而如今，在中國，建筑行業能耗占社會總能耗的比例已經達到了40%以上。
上海市崇明區2017年上半年公布的數據顯示，上半年非工企業共消耗能源3萬噸標準煤，較2016年上半年上升41.4%。增幅顯著，主要原因在于建筑業能耗由于項目增多而快速增長。（非工企業能源調查單位覆蓋批發零售住宿餐飲業、交通運輸業、建筑業及其他服務類行業。）
數據顯示，2017年上半年，崇明區建筑業消耗能8577噸標準煤，一舉超過批零住餐業成為全區非工能耗的第二大行業，占全區非工能耗總量的28.6%，且能耗增速十分顯著，較2016年上半年增長了36倍。直接拉動全區非工能耗增長39個百分點，是全區非工能耗大幅上升的直接原因。崇明區建筑業能耗增加是由于生態島建設加快、建筑項目增加的影響。然而，建筑業產值增加與能耗的增幅并不匹配。上半年建筑業實現產值7億元，較2016年上半年增長了27%，
參照崇明區發布的數據，我們可以看出，受其行業特性影響，建筑業耗能是隨著業務的增加而增加的，且在社會總能耗中占很大比例。這嚴重不符合我國可持續發展戰略，因此，近年來國家提倡節能減排，促進建筑節能，推進建筑工業化、產業化發展。旨在向建筑業注入新的活力，利用科技創新推進其轉型升級。
來源：建筑前沿
展開 【經典案例欣賞33】帶樓板梁梁螺栓連接保險絲耗能組合節點滯回模擬
項目難點：
1、復雜模型快速建模；
2、栓釘連接鋼梁混凝土板設置；
3、耗能保險絲螺栓連接設置；
4、腹板螺栓連接板設置；
5、全模型接觸設置（無任何綁定）；
6、新型節點受力分析。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
ABAQUS中的能量平衡
ABAQUS中的能量名目非常豐富，有內能、動能、應變能、外部力做的功、阻尼耗能、塑性耗能、損傷耗能、時間相關量耗能、周邊媒介耗能。。。這些能之間的關系如何，是如何保持能量守恒？
1）.能力守恒依然遵守的是熱力學第一定律。
2）.各關系如下：
Eu+Ek+Ef-Ew-Eqb=constant
式中：Eu：內能；
Ek：動能；
Ef：模型接觸摩擦耗能；
Ew：外部荷載作功；
Eqb為周邊媒介阻尼耗能；
3）. Ew=E_面力+E_體力
Eu=Ei+Ev=Es+Ep+Ec+Ev
Ev：阻尼耗能，包括粘滯阻尼，材料阻尼。
Ei：剩下的內能，包括彈性應變能Es，塑性能Ep以及時間相關量耗能Ec（例如蠕變等）
Es=Ee+Ed；彈性應變能又包含了損傷耗能Ed和可恢復能Ee。
4）. 常規工程能量耗能分布：
一是彈性應變能和動能；二是塑性耗能；三是阻尼耗能；
最后以幾張能量圖作為范圖，該圖表達的是一核心筒受到ELCENTRO波時的動力時程反應分析。
展開 韌性結構概念之損傷控制結構
但是很多研究發現，如果部分自復位結構設計合理，我們依然認為它是損傷控制結構的一種，甚至在某些情況下，尤其是在平衡復位和耗能元素的博弈下，部分自復位的損傷控制結構可能是更優解，可能更具有工程應用價值。那么今天我們的主角就是部分自復位的一種，也是我們上述損傷控制結構分類的第6種。
二、基于不同屈點服鋼的損傷控制結構
一種典型的基于不同屈服點鋼的損傷控制結構布置如下，一般而言此類結構有明顯的兩部分組成，學術圈稱之為：主次結構，顯然，主結構是我們需要保護的部分在中小震下（有時候包括大震）需要彈性設計，非線性滯回耗能由次要結構的耗能元件承擔。為方便起見，這樣圖1示的結構的中間的鋼框架部分我們以下稱之為主結構，配置兩側的帶有耗能元件的結構我們稱之為次結構或者耗能跨。
圖1 損傷控制結構（部分自復位）
這種損傷控制結構的設計理念可以概述如下：在目標地震等級下，主結構維持彈性，耗能跨用于消散輸入結構的地震能量，從而可以達到抗/減震的效果。因此震后的損傷主要集中于耗能跨，通過細部構造裝配設計保證結構震后耗能跨修復較易展開，結構可以震后經過快速低難度修復進而達到地震前的狀態。為了更夠實現上述設計理念的一個關鍵因素是：拉開主次結構的進入屈服的間隙。為了達到這個目的，一般而言，耗能跨我們常用較低屈服的鋼材等級，而主結構則采用較高屈服等級的鋼材。根據上述的設計理念，我們很簡單把這樣的主次結構用兩根彈簧并聯可以獲得其非線性行為（無損彈性彈簧+有損彈塑性彈簧）。
展開 
一致輸入和多點輸入下超長鋼框架結構動力彈塑性時程分析
（a）一致激勵輸入
（b）多點激勵輸入
圖6 底層鋼柱應力分布圖（MPa）
3.5 耗能分析
在彈塑性動力時程分析中，結構耗能主要為阻尼耗能和鋼構件塑性耗能，兩種激勵輸入模式下的總耗能情況如表4所示。阻尼耗能和外力輸入能量隨時間分布如圖7所示。由3.4分析可知，一致激勵輸入時，結構各構件未進入塑性狀態，因而不會產生塑性耗能。在兩種情況下均以阻尼耗能為主，多點激勵的阻尼耗能為2045.53MJ，而一致激勵的阻尼耗能為561.83MJ，前者比后者多了3.5倍的耗能，多點激勵的塑性耗能為101.5KJ。由圖7所示，在1.5s之后，多點輸入的阻尼耗能逐漸大于一致激勵輸入的阻尼耗能。分析原因，主要是由于多點激勵輸入到結構的能量大于一致激勵，結構的動力反應強烈，阻尼耗散的能量大。
圖7 阻尼耗能
表4 耗能情況（MJ）
耗能類型
阻尼耗能
塑性耗能
一致激勵
561.83
0
多點激勵
2045.53
0.1015
4.結論
通過一致位移輸入模型和多點位移輸入模型兩種情況分析，可以的到如下結論：
（1）在罕遇地震作用下，對超長結構如果僅僅分析總的基底剪力是不準確的，并不能準確且有效描述結構中豎向構件基底剪力的真實情況，在局部上各構件內力計算會偏小，得到的結果偏于不安全。因此需要模擬真實情況考慮多點激勵作用，對各個豎向構件按地震波傳播方向進行分區設計。
（2）超長結構在一致激勵和多點激勵兩種模式作用下，得到的結構內力及位移變形相差較大，且除頂點加速度以外，其余各項指標均是多點激勵輸入模式起控制作用。
展開 【JY】淺談混凝土結構/構件性能試驗指標概念（一）
（阻尼元件中也經常在消能減震結構中產生于阻尼耗能，詳情可見推文：）
【JY】結構概念設計之(消能減震黏滯阻尼器)
【JY】消能減震黏滯阻尼器的力學原理與應用
在此我們主要討論結構或構件超過彈性極限后的彈塑性耗能。目前，對耗能能力常用的兩項指標為累計耗能和等效黏滯阻尼比，兩者具有不同的特征。累計耗能為滯回曲線的包絡面積，它反映了試件在地震作用下耗散地震能量的能力。等效黏滯阻尼比為滯回曲線包絡面積與其對應的彈性勢能的比值，反映了滯回曲線的飽滿程度，用下式確定：
SABCD為試件滯回曲線包絡面積，SODE和SOBF為在相應加載級上的正負向彈性勢能。
簡單來說，累積耗能為研究對象的耗能總量，等效黏滯阻尼比為研究對象的耗能效率。兩者為兩個不同的概念，累積耗能多的結構等效黏滯阻尼比不一定大，反之，等效黏滯阻尼比大的結構累積耗能不一定多。所以我們在做抗震試驗分析時需要通過這兩個指標對其耗能性能進行綜合評估。
展開 鋼結構中斜撐的作用是什么？
簡單說，地震的時候，節點區域是真正的耗能區域。
對于第二種帶支撐的框架來說，按照耗能部位的不同，其實又可以分成好幾類。
比如這一種 CBF，也就是中心支撐，一般來說是支撐本身是耗能構件，地震能量主要由斜向支撐的受拉和受壓屈服來消耗。
而另一種 EBF，也就是偏心支撐，雖然看起來跟中心支撐差不多，但其實耗能部位完全不同，設計考慮也不一樣。主要的耗能部位集中在特殊設計的耗能梁段。
當然還有另一種可能，就是這個帶支撐的框架有額外的耗能和限位機構，可能是液壓或者橡膠阻尼器，也可能是形狀記憶合金這樣的智能材料，甚至可能是可以主動響應的液壓千斤頂。
當然，以上我畫的都是非常非常夸張的示意圖，現實中的變形當然要比這個小得多。
那么現實中是什么樣的呢？
這是地震中變形的 CBF 支撐。中間區域并不是油漆被磨掉了，而是因為鋼梁的變形過大，超過了油漆層的變形能力，所以油漆在地震中脫落了，顯示出了明顯的變形區域。
這是地震中變形的 CBF 的 X 形支撐。可以明顯看到這個 X 形支撐原來的位置，也就是裝飾面層里那個 X 形的凹槽。
這是地震后的 EBF 偏心支撐。同樣，我們可以看到中間的耗能梁段的掉漆。
事實上，帶支撐的框架是一種很高效的抗震體系，而且尤其適合已有房屋的抗震加固，后期加裝相對方便。所以在日本、加州這些地震高發區域比較常見。
舉個例子，這是日本東北大學的化學系教學樓：
這棟教學樓在 2011 年矩震級高達 9.1 級的東日本大地震中毫發無損。
即便是以輕靈著稱的妹島老師的作品，該有支撐的地方一樣要有。我個人覺得，這才是好的建筑師。
比如 Tsuchihashi 住宅，
再比如 Shibaura House，斜撐更為明顯：
展開 【03】黏滯阻尼器不同安裝方式的適用性及位移放大系數推導（第1篇）
黏滯阻尼器水平安裝還是斜向安裝耗能效果更佳？
黏滯阻尼器是由缸體、活塞、黏滯材料（常采用二甲基硅油）等部分組成，利用黏滯材料運動時產生黏滯阻尼耗散能量的減震裝置。
01黏滯阻尼器的安裝方式有哪些？
黏滯阻尼器的基本安裝形式主要分為斜向形、人字形、剪刀型和肘節型，如下圖所示。其中：第一種為對角支撐；第二種耗能效果同墻式黏滯阻尼器；第三種為剪刀型支撐、第四種為肘節型支撐，均具有將阻尼器耗能效果放大的作用，但因安裝機構造型和施工工藝復雜的限制，應用較少。
02黏滯阻尼器的不同安裝方式的適用性及耗能效果有何差別？
斜向型安裝：黏滯阻尼應采用一端鉸接、一端法蘭板剛性連接，原因參見【02】黏滯阻尼器能否采用對角支撐的安裝形式。阻尼器兩端的相對位移小于結構的層間位移。
優點：構造簡單、易于裝配。
缺點：所占空間大，不利于人員通行和門窗布置，節點負擔較重。
人字形安裝（墻式安裝）：阻尼器兩端的相對位移等于結構的層間位移。
優點：可充分利用其消能能力，墻式安裝構件簡單，人字形方便跨 中門洞。
缺點：人字形支撐設計時要充分考慮側向穩定。
剪刀型安裝：阻尼器兩端的相對位移大于結構的層間位移。
優點：能較好解決建筑布置與阻尼器布置之間的矛盾，獲得大空間 和 視野；
缺點：附加給結構的側向剛度有限、必須將放大的支撐力傳至框架 梁，容 易使 框架梁發生樓面外的變形，影響 位移 放大 功能 的發 揮，安 裝 機構造型 和工藝復雜。
肘節型安裝（墻式安裝）：阻尼器兩端的相對位移大于結構的層間位移。
優點：上部耗能支撐可置于門、窗洞口的上方，能提供一定的下部 使用空 間，上部耗能支撐比 下部耗能支撐形式更有效。
展開 ABAQUS橡膠支座：考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續梁橋增量動力分析
可變摩擦型支座耗能與支座的摩擦力變化有關，當摩擦型支座增大摩擦力的耗能貢獻大于減小摩擦力的耗能損失，可變摩擦型支座耗能高于雙線性支座耗能。
(a)中支座
(b) 邊支座
圖9 盆式橡膠支座的最大水平摩擦恢復力
(a)中支座
(b)邊支座
圖10 盆式橡膠支座的最大水平變形
(a)中支座
(b)邊支座
圖11 盆式橡膠支座的耗能
由圖12橋墩曲率對比: 發現采用可變摩擦型支座模型的最大曲率約為雙線性模型的3-6倍。結果表明，可變摩擦型支座模型向下傳遞了更多的剪切摩擦力，導致橋墩承擔的彎矩增大，彎曲效應明顯。因此，可變摩擦型支座模型模擬的橋墩曲率大于雙線性支座模擬結果。
圖12 橋墩曲率
三
研究結論
在豎向地震作用下，橡膠支座的軸壓力波動較大。當地震的豎向分量較大時，橡膠支座甚至與梁分離。本文提出采用一種非線性可變摩擦支座模型進行橡膠支座性能的模擬，基于增量動力分析方法對連續梁橋采用不同支座模型的抗震性能進行了定量比較，得到結論如下:
1. 盡管豎向水平分量比(IR)很小，采用可變摩擦支座模型和采用雙線性支座模型時，支座和橋墩的抗震性能存在差異。
展開 拉閘限電——沒有你想的那么簡單！
之所以會發生這樣的事情，主要原因就是日前國家發改委印發了《完善能源消費強度和總量雙控制度方案》，而這份文件的主要目的就是為了遏制高耗能行業能耗過快增長，而很多省份的企業都存在“雙高”問題，也就是高耗能高排放，因此為了能耗雙控進度，很多省份都對高耗能企業進行停工限產，而怎么讓這些高耗能高排放的企業乖乖聽話，最直接的方式就是限電。
廈門大學中國能源政策研究院院長林伯強接受極目新聞記者采訪時表示，近期多個省份出臺限電的政策和當前我國用電需求直接相關，此次全國多個省份的限電現象也說明我國經濟轉型的必要性。
東莞市有序用電輪休通知（受訪者供圖）
多地限電有企業停產
江女士是廣東東莞長安鎮一塑膠模具廠的員工。她告訴極目新聞記者，從9月中旬起，她就接到了有序用電輪休通知。幾天前，他們再次收到通知，限電時間逐漸延長，變成了現在的“開二停五”。一周正常生產2天，剩下5天需在深夜11時到次日上午8時之間生產。生產部和組裝部需要更換為夜班來排單生產。但辦公室的業務可以正常展開。
東莞鳳崗鎮一家金屬制品廠負責人彭先生也表示，他的廠同樣收到有序用電通知，這周需要“開三停四”。
極目新聞記者向國家電網供電服務熱線咨詢此事，客服人員表示，東莞市目前對生活用電沒有限制，對企業錯峰用電的通知執行到什么時間，需要看天氣情況、供電的負荷缺口。有些高能耗企業目前需要“開一停六”。
極目新聞記者了解到，廣東佛山、汕頭等多市的企業也收到了限電通知。而除了廣東省，近期還有多省的企業因電力供應緊張，生產受到影響。多家上市公司專門就此發布公告。
展開 “拉閘”卷起停工潮！多省工廠宣布限電停產！
據了解，浙江省、江蘇省和云南省的部分地區都受到影響，當地的高耗能企業都已停產，復工時間或是在9月底，或是未定。
“我們接到的口頭通知說是預計9月30日復產，但有可能會提前，也有可能會推后。”一家生產線被全部停產的公司負責人說。
大面積限電停產！開二停五，不停工就查封！
環保督察、雙高限制的政策還未消化，新一輪的限電措施再度啟動！" 開二停五 "、" 限產 90%"、" 幾千家企業停限產 "，不配合限電停工的企業，還將面臨政府部門強制查封！讓當地企業措手不及。
浙江：紡織重鎮發布停電通知，覆蓋 161 家企業
知情人士表示，紹興柯橋發布了停電通知，" 根據 9 月 20 日全省緊急會議精神和省政府主要領導指示精神，要求全省立即對高耗能重點用能企業實行用電降負荷。各地要在確保安全的前提下高耗能重點用能企業停產至月底。
9 月 21 日 11 時前未關停的高耗能重點用能企業，將由電力部門采取措施。共涉及我區 161 家企業，全部印染、化纖行業企業。請各鎮（街）通知企業按要求執行，馬鞍街道要通過熱電企業立即降低供熱負荷，以供熱負荷降低情況有序安排用熱企業梯次停產。"
江蘇：分級停限產，超 1000 家企業 " 開二停二 "
江蘇某企業透露，收到了《2021 年 9 月 19 日能耗雙減控制方案》，要求企業按照分級進行限產。
A 類不得超過去年同期用電；B 類要下降 10%；1096 家 C 類企業全部按照 " 開二停二 " 的措施進行限產，分為兩批，輪流生產；143 家 D 類地塊上的企業進行全部停產；28 家印染企業全部按照 " 開二停二 " 的措施進行限產，分為兩批，輪流生產。
展開 
技術|?建筑減隔震設計消能粘滯阻尼器介紹
流動中產生的阻尼力，將地震動能，通過活塞在阻尼介質中的往復運動轉化為熱量耗散掉，使活塞運動速度逐漸降低，達到阻尼耗能的目的。
特點：粘滯阻尼器是一種無剛度的速度型阻尼器，工作時不會改變結構的固有動力特性，只對結構提供附加阻尼，阻尼力—位移滯回曲線飽滿近似矩形，使其具有穩定的動力特性和很強的耗能能力。
消能阻尼器技術優勢：
1、消能粘滯阻尼器只為結構提供耗散能量的阻尼力，因此耗能能力強、效率高，而且不改變結構的振動頻率特性。
2、粘滯阻尼器所采用的粘滯流體為硅油，硅油具有性能穩定、阻燃性能和抗老化性能優良，以及動力粘度系數大的特性，因此粘滯阻尼器具有性能可靠、出力大的優點。
3、雙出桿粘滯阻尼器結構對稱、緊湊，安裝方便且所需安裝空間較小，并且阻尼器兩端裝有關節軸承，不僅利于施工安裝，而且阻尼器工作時的方向適用性強。
4、技術合理性:消能減振、抗震結構則通過設置消能桿件和減震裝置，在出現變形時，大量迅速地消耗能量，保護主體結構的安全。結構越高、越柔，消能減振、抗震效果越顯著。
粘滯耗能阻尼器的主要技術參數：
原理公式為：F=CVα
式中：F為阻尼力(kN)
C：阻尼系數(kN/(mm/s) )
V：活塞運動的速度(mm/s)
α：速度指數，根據工程要求進行設計選定，一般在0.01～1之間取值。當 α=1時，則為線性阻尼。
一般建筑物減震使用0.15左右，隔震使用0.15~0.3。橋梁等需要經受日常溫度變化引起的慢速熱位移的結構使用0.3~0.5。
粘滯阻尼器產品型號的表示方法:
以VFD-NLx323x250型號為例，說明如下：
VFD：代表粘(黏)滯流體阻尼器，Viscous Fluid Damper的英文首字母。
NL：代表粘滯阻尼器的型式，NL代表非線性，L代表線性。
展開 低周往復加載與pushover之間的區別
基于骨架曲線的三個關鍵點，即可計算多個抗震性能指標，包括：試件屈
服剛度、屈服后剛度、屈服后剛度系數、承載力下降斜率、位移延性系數以及承載力損傷指數等
（詳細介紹參考論文：混合配筋預制節段拼裝橋墩抗震性能與設計方法）
累積耗能
每個滯回環所包圍的面積就是在該級位移下往復一周所消耗的能量，稱為單圈耗能。所有滯回環所圍面積累加起來就是該構件的累積耗能。累積耗能可以直觀的反映構件的能量耗散能力。
等效粘滯阻尼比，等效剛度，等效卸載剛度
等效剛度用于刻畫構件的剛度退化，隨著加載位移的增大，等效剛度不斷減小，但減小速度越來越慢。等效剛度和等效卸載剛度可用于確定構件加卸載規則，建立構件力學模型。
等效粘滯阻尼比綜合描述構件的彈性和滯回阻尼，可從阻尼的角度描述構件的耗能能力。
（詳細介紹參考書籍：基于opensees的鋼筋混凝土結構非線性分析-王震宇）
pushover
pushover是結構推覆分析的簡稱，也叫作靜力彈塑性分析，是一種與反應譜相結合的靜力非線性分析方法。靜力彈塑性分析方法是由傳統的靜力線性方法和反應譜法發展來的。
筆者對pushover不是很了解。網上也沒找到很好的文章。在b站上看到一個視頻，覺得還不錯，大家可以看一下視頻上的講解。
(https://www.bilibili.com/video/BV1Wb4y1v7s7?spm_id_from=333.337.search-card.all.click)
以上內容僅為筆者自己的了解，不一定對。有錯誤歡迎各位讀者提出！
展開 淺談建筑結構振動控制技術 附工程結構減震控制周福霖下載
02
耗能減震
耗能減震，具體來說就是把建筑結構的某些地方如：空間、層間、連接縫和節點等，安裝上消能裝置。這樣在有小風或者小震發生時，這些消能裝置與建筑結構一起作用，讓結構處于彈性狀態，滿足正常情況下的使用要求。在遇到大風或大震時，伴隨建筑結構側向變形的加大，消能裝置能夠產生較大的阻尼，從而大量吸收、消耗輸入建筑結構的風振或地震能量，進而讓建筑結構所吸收的變形能或動能以熱能的形式散發出去。能夠迅速減少建筑結構受大風或大震影響帶來的反應，保持建筑整體結構較好的彈性狀態。目前經常采用的耗能裝置有：摩擦耗能減震裝置、粘滯阻尼器、金屬阻尼器和復合型耗能器。
經過研究和實際采用發現這種減振技術具有以下優點：
安全，依靠耗能裝置可以大量吸收、消耗地震能量，從而達到保護建筑主體結構的目的。
經濟，采取這種柔性耗能方式可大量減少剪力墻的數量、減少錨固構件的配筋和斷面。
合理，通過耗能裝置可以有效耗散能量，減輕地震反應。
適用范圍廣，維護費用低。
三、主動控制
主動控制與被動控制有明顯的不同，它是需要借助外部力量的一種減震控制技術，通過施加與外來振動相反方向的控制力以實現結構減震控制。其工作原理是這樣的：首先，傳感器對建筑結構的動力響應與外部刺激進行檢測；然后將監測的數據發送到計算機系統；再次，由計算機根據程序給定的算法計算出應施加力的大小；最后由外部能源驅動產生控制系統所需的力。目前主要研發的主動控制裝置有：主動質量阻尼系統、主動支撐系統、主動拉索系統、氣體脈沖發生器等。
展開 【科研分享】韌性概念之新型阻尼器研發及相應結構需求指標評估
本文總結
所提出的阻尼器呈現出多階段耗能特征，且設計參數解耦可以靈活根據其在結構中的需求靈活設計；
理論和數值模擬預測的阻尼器滯回行為結果一致，試驗驗證正在進行；
ESDOF 譜分析結果表明，相較于以往的兩類自復位支撐結構類型，所提出的阻尼器支撐結構耗能能力是最優的，加速度響應是最低的，證實了本文提出的阻尼器的潛在工程價值。
