消能減震技術
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-12-30
消能減震技術的實例教程
（《JGJ297-2013_建筑消能減震技術規(guī)程》規(guī)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(wěn)定，不易燃燒，不易揮發(fā)，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(yōu)質碳素結構鋼、合金結構鋼或不銹鋼。優(yōu)質碳素結構鋼應符合GB/T699的規(guī)定；合金結構鋼應符合GB/T3077的規(guī)定；結構用無縫鋼管應符合GB/T8162的規(guī)定；不銹鋼棒應符合GB/T1220的規(guī)定，不銹鋼管應符合GB/T14796的規(guī)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(yōu)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(tài)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。
測試方法采用靜力加載試驗，控制試驗機的加載系統(tǒng)使阻尼器勻速緩慢運動，記錄其伸縮運動的極限位移值和摩擦力。要求消能阻尼器的極限位移實測值不應小于黏滯阻尼器設計容許位移的150%。當最大位移大于等于100mm時，實測值不應小于黏滯阻尼器設計容許位移的120%；并
且消能阻尼器的內部摩擦力不宜超過設計最大阻尼力的10%。
展開 在消能器極限速度對應的阻尼力作用下，與消能器連接的支撐、墻、支墩、預埋件、節(jié)點板均應處于彈性狀態(tài)，【3.4.3、7.1.6】即需要根據罕遇地震下結構彈塑性分析下黏滯阻尼器的最大阻尼力的1.2倍來進行驗算；
鋼筋混凝土構件作為黏滯阻尼器的支撐構件時，如墻式黏滯阻尼器，混凝土強度不應低于C30【3.5.2】；
黏滯阻尼器與主體結構的連接一般分為支撐型和墻型等，當采用支撐型連接時，不宜采用“K”字型布置，支撐宜采用雙軸對稱截面；
速度線性相關型消能器與斜撐、墻體（支墩）或梁等支承構件組成消能部件時，支承構件沿消能器消能方向的剛度應符合下式規(guī)定：
針對非線性黏滯阻尼器，可采用黏滯阻尼器等效線性化進行驗算。
Q8消能減震結構減震分析應注意哪些關鍵問題？
展開 【JY】消能減震黏滯阻尼器的力學原理與應用 ￥29.9
一、寫在文前
消能阻尼器的基本力學原理主要體現(xiàn)在恢復力模型上，恢復力模型的建立對整體結構模型的動力分析起了便捷作用，便于指導工程實際應用。對于消能阻尼器通常選擇以下本構進行模擬：
軟鋼消能器和屈曲約束支撐可采用
雙線性模型或Wen模型
；
摩擦消能器、鉛消能器可采用
理想彈塑性模型
；
黏滯消能器可采用
Maxwell模型
；
黏彈性消能器可采用Kelvin模型。
對于黏滯阻尼器的概念可看下：
【JY】結構概念之(消能減震黏滯阻尼器)
主要給大家講解減震設計中的黏滯阻尼器相關的內容。
經過眾多學者多年的研究和改進，都提出過黏滯阻尼器的恢復力模型，歸納起來，一般有線性模型、Kelvin模型、Maxwell模型、Wiechert模型四種類型。
二、黏滯阻尼器的計算理論簡述
在黏滯阻尼器中，液體在密封油腔小孔內的高速流動，可采用流體動力學Navier-Stokes方程進行描述。對于理想的直阻尼孔，可考慮兩種極端情況：
一種是慣性流，適用于液體黏度較低、間隙相對較大、液體在小孔流徑較短或高流速的情況。在此情況下可將Navier方程進行簡化，并考慮較低頻率情況，此時阻尼力是由液體加速流過小孔通道產生的唯一的慣性力，在速度很高時阻尼力出力會急劇增大，因此慣性流不能用于實際工程。
另一種可歸為黏性流，適用于液體黏度較高、相對間隙較小、液體在小孔流徑較長或低流速的情況。此時阻尼器響應符合下面等式：
式中μ——液體黏度；Lp、Rp、h——表示活塞頭的長度、半徑以及間隙的寬度等幾何特性。阻尼器的消能完全通過液體經過通道產生的黏性作用來實現(xiàn)。
展開 消能阻尼器技術優(yōu)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(wěn)定、阻燃性能和抗老化性能優(yōu)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(yōu)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(jié)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(xiàn)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。
323：代表粘滯阻尼器的z大輸出阻尼力，單位kN，也稱為額定載荷，對產品價格影響很大。
250：代表粘滯阻尼器的設計容許位移，單位mm，也稱為行程，對產品價格影響很大。
展開 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(jié)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(wěn)狀態(tài)。
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(guī)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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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
結構組成：
主要由缸體、端蓋、活塞、阻尼介質和連接體及左右兩側的連接耳板所組成。
工作原理：
活塞將缸體一分為二，活塞在缸體內往復運動過程中，阻尼介質在兩個分隔腔體內迅速流動，介質的分子間，介質與活塞產生劇烈的摩擦，介質在通過活塞孔時產生巨大的節(jié)流阻尼，這些作用的合力成為阻尼力。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
（3）抗震設計要求高，消能減震技術的應用很普遍，建筑設計師對支撐的接受度很高，建筑中支撐的存在能給用戶帶來安全感。
（4）裝飾圍護一體化的PC外掛墻板廣泛應用于各種類型的建筑中，且基本都采用點連接做法。
（5）公共建筑的樓面構件類型有較多選擇（組合樓板、疊合樓板、雙T板、預應力空心板、免模現(xiàn)澆板等），樓板與豎向構件的連接是抗震設計的重要內容。
一、寫在文前
消能阻尼器的基本力學原理主要體現(xiàn)在恢復力模型上，恢復力模型的建立對整體結構模型的動力分析起了便捷作用，便于指導工程實際應用。對于消能阻尼器通常選擇以下本構進行模擬：
軟鋼消能器和屈曲約束支撐可采用
雙線性模型或Wen模型
；
摩擦消能器、鉛消能器可采用
理想彈塑性模型
；
（《JGJ297-2013_建筑消能減震技術規(guī)程》規(guī)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(wěn)定，不易燃燒，不易揮發(fā)，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(yōu)質碳素結構鋼、合金結構鋼或不銹鋼。
而隔震和消能減震技術則提供一條新的抗震途徑。尤其是隔震技術，經歷過實際地震檢驗，可以有效的減輕地震作用，提升工程抗震能力，對保護人民生命財產安全、減輕震害具有明顯的經濟效益和社會效益。
