黏滯阻尼器安裝技術的案例
【02】黏滯阻尼器能否采用對角支撐的安裝形式？
黏滯阻尼器能否采用對角支撐的安裝形式？
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黏滯阻尼器的連接形式有哪些？
黏滯阻尼器的基本連接形式主要分為兩種：
兩端鉸接：消能部件與銷栓或球鉸等連接件之間的間隙應符合設計文件要求，當設計文件無要求時，間隙不應大于0.3mm；
一端鉸接、一端法蘭連接：阻尼器一段通過通過銷軸與結構梁柱節點連接，另一端通過法蘭盤與阻尼器支撐桿連接。
02黏滯阻尼器能否采用對角連接的支撐形式？
對于無剛性的液體黏滯阻尼器，采用對角支撐時，連接形式應為一端鉸接、一端法蘭連接，兩端鉸接會形成三鉸一線的失穩狀態。
03對角支撐的黏滯阻尼器構造上有何特殊之處？
黏滯阻尼器形式分為兩種：圖（a）：一端具有萬向鉸軸承，一端設置法蘭盤，主要用于對角支撐的布置形式上；圖（b）：兩端具有萬向鉸軸承。
（a）
（b）
參考文獻
陳永祁，馬良喆等. 建筑結構液體黏滯阻尼器的設計與應用. 中國鐵道出版社
往期內容
【01 黏滯阻尼器減震設計篇】建筑消能減震技術規程 JGJ 297-2013應該注意的那些點
【劃重點與簡析】建筑隔震設計標準（GB/T 51408-2021）
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展開 【05】黏滯阻尼器不同安裝方式在ETABS中的模擬方法（含肘節型）
黏滯阻尼器不同安裝方式在ETABS中的模擬方法
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普通黏滯阻尼器在ETABS中的模擬方法？
黏滯阻尼器的模擬方法
黏滯阻尼器常采用Damper-Exponential單元進行模擬，模擬參數如下圖所示：
備注：在輸入參數時，需注意單位的匹配，如果使用ETABSV17版本的軟件，在輸入時應先輸入阻尼指數，再輸入阻尼系數。
02黏滯阻尼器斜撐安裝和肘節型安裝在ETABS的應用？
建模方法
建立一榀框架，層高和跨度均為4m，對框架施加水平正弦節點位移，位移取5mm。
斜撐式黏滯阻尼器安裝方式在ETABS中的建模：
肘節式黏滯阻尼器安裝方式在ETABS中的建模：
運動模式
斜撐式黏滯阻尼器在ETABS中的運動模式（參微信公眾號“防震技術）
肘節式黏滯阻尼器在ETABS中的運動模式（參微信公眾號“防震技術）
滯回曲線
斜撐式 黏滯阻尼器在ETABS中的滯回曲線：
針對斜撐式安裝方式，施加節點水平位移5mm， 阻尼器最大位移約為3.49mm 。
肘節式黏滯阻尼器在ETABS中的滯回曲線：
針對肘節式安裝方式，施加節點水平位移5mm， 阻尼器最大位移約為5.07mm 。
可見，合理的設計肘節式系統，對增加阻尼器的耗能能力有較大的改善。
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 【04】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2篇）- 肘節型
采用肘節型的黏滯阻尼器位移放大系數和耗能效果探討
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不同肘節型安裝方式的黏滯阻尼器位移放大系數？
肘節型安裝
當黏滯阻尼器與肘節鋼構呈90度時，分上肘節系統（Upper Toggle System）、 下肘節系統（Lower Toggle System ）和反向肘節系統（Reverse Toggle System）。為便于后續表達，命名為U-1、L-1、R-1。
其三種系統 簡化后的 位移放大系數 如下所示：
但值得注意的是，對于在層間安裝肘節型黏滯阻尼器，該三種方式會增大梁的受力，是不利的，梁的變形會降低黏滯阻尼器的耗能效果。為此，將黏滯阻尼器置于梁柱節點進行安裝。
上肘節系統（ Upper Toggle System） 幾何關系如下圖所示。 為便于后續表達， 命名為 U -2 。
位移放大系數：
下肘節系統（ Lower Toggle System ） 幾何關系 如下圖所示。 為便于后續表達， 命名為 L -2 。
位移放大系數：
02基于Matlab的位移放大系數直觀表示？
如需要完整MATLAB程序，歡迎關注公眾號《防震技術》，后臺留言發送0219獲取。
U-1
位移放大系數理論公式：
位移放大系數與角度的關系如下圖所示。可見，當θ1和θ2之和接近90°時，位移放大系數趨于無窮大，即圖形中存在的豎向直線所示。此時并非指黏滯阻尼器實際耗能效果最佳，只是其受變形的影響，其耗能效果變化明顯，實際工程常采用位移放大系數為2~5的角度配置。
展開 
【01 黏滯阻尼器減震設計篇】建筑消能減震技術規程 JGJ 297-2013應該注意的那些點
黏滯阻尼器的基本構造是什么，是用來干嘛的呢？黏滯阻尼器的關鍵控制參數有哪些呢？為啥工程上這么喜歡采用黏滯阻尼器呢？采用黏滯阻尼器的消能減震結構有哪些設計重點需要考慮呢？下面將為您逐一解答，希望對您有所幫助。
Q1什么是黏滯阻尼器？
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，常根據構造分為孔隙式阻尼器、間隙式阻尼器和組合式阻尼器。
Q2黏滯阻尼器的關鍵參數有哪些？
根據JG/T 209-2012，指出黏滯阻尼器的命名規則如下:
那么極限阻尼力、最大阻尼力、設計阻尼力、最大輸出阻尼力、設計位移、極限位移、設計容許位移等之間有什么關系呢？
其實我們只需要關注大震下通過結構整體彈塑性分析確定所有阻尼器的最大出力作為設計阻尼力和設計位移（設計容許位移，此處未統一），為保證阻尼器有一定安全儲備，根據規范常取1.2倍或1.5倍設計阻尼力、設計位移分別作為極限阻尼力（也即最大輸出阻尼力、最大阻尼力）和極限位移，目前各種規范針對該部分還有一定分歧，目前正在編制的阻尼器相關規范應該會統一描述。
Q3什么情況會采用黏滯阻尼器？
當結構無需賦予更多附加剛度，而需賦予一定附加阻尼時以減小構件截面和配筋時，可優選黏滯阻尼器作為消能減震產品。合格的黏滯阻尼器出色的耗能效果在工程上被廣為應用。
Q4黏滯阻尼器一般有哪幾種布置形式？
黏滯阻尼器常采用墻式和支撐式兩種，針對填充墻位置較多的建筑優選墻式。
Q5黏滯阻尼器布置規則是什么？
展開 組合式黏滯阻尼器ANSYS-CFD分析
黏滯阻尼器是一種以黏滯材料（主要為二甲基硅油）為阻尼介質的，被動速度型消能減震（振）裝置，主要用于結構震（振）動領域（包括風振、地震等）。黏滯阻尼器主要分為孔隙式、間隙式和組合式三種。視頻采用ANSYS-CFD模塊對組合式黏滯阻尼器進行分析。
下面介紹采用該模塊進行分析的主要流程：
1.Geometry
采用ANSYS-SC模塊，對流體區域進行建模，包含活塞內小孔、活塞與缸體內表面間隙，兩個油缸，考慮到計算時間，建立對稱結構如下圖所示。
2. Mesh
采用ANSYS-Meshing模塊，指定流體屬性，更改網格尺寸，對間隙和孔隙的流體區域進行網格細分。
3. Setup、Solution
采用ANSYS-CFD Enterprise模塊定義阻尼液為非牛頓流體，更改粘性模型，定義動網格區域，采用UDF施加速度加載工況，定義動畫窗口和結果輸出，提交分析。
4. Results
采用ANSYS-CFD Post模塊查看黏滯阻尼器內部流場結果，繪制阻尼器F-V滯回曲線。
5. ANALYSIS
對黏滯阻尼器滯回曲線采用MATLAB進行擬合，根據F=CV^a，擬合出阻尼器的阻尼系數C和阻尼指數a值。
展開 【JY】Abaqus黏滯阻尼器參數計算插件 ￥29.9
本插件嚴格按照Maxwell理論計算公式進行編制，詳情可先看以下推文：
【JY】結構概念之(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ABAQUS中：
在Abaqus中，采用非線性鏈接對黏滯阻尼器進行模擬，其中阻尼里輸入的是速度和力，可以通過《阻尼器噸位設計分析V3.0》插件自動生成速度、力的數據，對黏滯阻尼器進行模擬。
插件和模型案例下載地址文末有！
贊助插件后可下載，下載鏈接如下：
【JY】消能減震黏滯阻尼器的力學原理與應用 ￥29.9
利用一系列特殊形狀的孔道來改變速流特性，此時阻尼器產生的輸出力與速度平方不再成比例，這種流體控制型小孔使提供的輸出力與阻尼指數α相關，其中α為一個預先設定的系數，范圍在0.3~2.0之間（Sap2000、Etabs的非線性黏滯阻尼單元的指數范圍相同），而對于地震工程，這個系數的取值范圍應在0.3~1.0之間。
因為此為了便于數學上的表達，可將上述式子化為阻尼力的大小與質點速度的指數形式成正比的黏性阻尼形式，其方向與運動的方向相反，這使結構的振動方程大大簡化，可采用下式進行表述：
將正弦激勵下體系振動的解：
（1）在線性模型中：
代入黏滯阻尼力的計算公式（假定阻尼指數α=1，即線性模型的油阻尼器），則可得到：
將上述方程進行整理可得黏滯阻尼其阻尼力的
滯回曲線為一個橢圓方程
：
可見，線性黏滯阻尼其阻尼力的滯回曲線為一個橢圓方程，橢圓的面積也就是阻尼力循環一周所做的功：
線性模型滯回形狀
當0<α<1時，可拓展得到非線性滯回模型（即串聯剛度無窮大的Maxwell模型）：
（當K=∞時，可得下圖）
（2）在Kelvin模型中
對于帶黏彈性質的黏滯阻尼器的模擬分析，考慮動態剛度的黏滯流體消能阻尼器理論模型可以采用Kelvin模型，即彈簧單元與阻尼單元為并聯的形式，其中K是黏滯阻尼器的儲存剛度，C是黏滯阻尼器的阻尼系數，α是黏滯阻尼器的阻尼指數，因此阻尼力的表達式為：
將相應的位移函數帶入可得到：
Kelvin模型滯回形狀(當α=1時)
三、黏滯阻尼器的計算模擬分析
對于黏滯阻尼器的模擬分析，各軟件均采用Maxwell模型，需要在軟件中填寫相應剛度K、阻尼系數C、阻尼指數α。
展開 【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
如：消能阻尼器與主體結構和支撐之間的連接總是存在一定的間隙，這會削弱結構的減振效果；消能阻尼器支撐不可能做到完全剛性，總是存在一定的變形，這也將會一定程度上削弱結構的減振效果。
六、黏滯阻尼器的檢測要求
(1) 外觀檢測
黏滯流體消能阻尼器產品外觀應表面平整，無機械損傷、無銹蝕、無滲漏。而且產品的長度和設計長度通常允許偏差在3mm之內，截面有效尺寸差別不超過2mm。
（《JGJ297-2013_建筑消能減震技術規程》規定偏差在±2%以內）
(2) 材料要求
黏滯流體消能阻尼器的黏滯阻尼材料要求黏溫關系穩定，不易燃燒，不易揮發，無毒，抗老化性能強。（如上文所提到的二甲基硅油）
用于制作黏滯消能阻尼器的鋼材應根據設計需要進行選擇，缸體和活塞桿一般宜采用優質碳素結構鋼、合金結構鋼或不銹鋼。優質碳素結構鋼應符合GB/T699的規定；合金結構鋼應符合GB/T3077的規定；結構用無縫鋼管應符合GB/T8162的規定；不銹鋼棒應符合GB/T1220的規定，不銹鋼管應符合GB/T14796的規定。
考慮到黏滯流體消能阻尼器的耗能機理就是將結構的動能轉化為熱能消耗掉，因此消能阻尼器表面不宜采用防銹漆，而應采用鍍鉻來處理。
黏滯消能阻尼器密封材料應選擇高強度、耐磨、耐老化的密封材料。
優選金屬或尼龍等材料作為密封圈材料。
(3) 慢速測試
慢速測試的目的，
一方面測試消能阻尼器的極限位移，另一方面可以通過慢速測試檢驗消能阻尼器在低速狀態下的性能
，獲得消能阻尼器的摩擦力，因為過大的摩擦力會造成密封圈漏油。
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