消能减震技术.ppt

 消能减震施工技术 传统的抗震方法是房屋上部结构和基础牢牢地连接在一起，地震时，地面运动能量经过基础输入到房屋结构，致使房屋结构发生振动、变形，甚至倒塌。“消能隔震”的基本思想是使基础和上部房屋结构分离,隔离地震能量向建筑物的输入。实现地震时地动而建筑物基本不动，达到保证建筑物安全的目的。 1、消能减震结构的概念 消能减震的力学原理就是在结构会产生相对运动的部位增设一些阻尼器之类的消能装置，当结构受到地震作用时，这些阻尼器在结构相对运动的强迫作用下，产生抵抗结构相对运动的阻力运动，这些阻尼力在运动过程中做功，通常以导致阻尼器发热而耗散掉部分结构相对运动的能量，从而减小结构的地震响应，即减小结构的损坏或保证结构的正常使用功能。 结构消能减震建筑的特点 消能减震装置可同时减少结构的水平和竖向的地震作用，适用范围较广，结构类型和高度均不受限制 消能减震装置应使结构具有足够的附加阻尼，以满足罕遇地震下预期的结构位移要求 由于消能减震结构不改变结构的基本形式，除消能部件和相关部件外，结构设计仍可按照规范对相应结构类型的要求执行 2、消能减震结构的分类 位移相关型消能装置 速度相关型消能装置 其他类型的消能装置 2.1 位移相关型消能装置 铅阻尼器。铅阻尼器利用铅具有密度大、熔点低、塑性高、强度底、耐腐蚀、润滑能力强等特点，使得该消能器有较高的延性和柔性，在变形过程中可以吸收大量的能量，并有较强的变形综合能力。同时，通过动态回复与再结晶过程，铅的组织和性能还可恢复至变形前的状态。铅消能器类型主要有铅挤压阻尼器、铅剪切阻尼器、铅节点阻尼器、异型铅阻尼器等。 2.1 位移相关型消能装置 粘弹性阻尼器。粘弹性阻尼器同时具有弹性刚度和耗能性能。最早的粘弹性阻尼器是美国 3M 公司研制开发的，它由两块 T 型钢板夹一块矩形钢板组成，T 型约束钢板与中间钢板间夹有一层粘弹性材料，这层材料的剪切变形与其相对应的剪应力存在相位差，从而产生剪切滞回特性，增加了结构的阻尼。弹性与粘性都对降低结构的动力反应起作用。该消能器目前己得到广泛的应用。近年来开发出的装置还有沥青橡胶组合粘弹性阻尼器、粘弹性橡胶剪切阻尼器、超塑性硅氧橡胶粘弹性剪切消能制震系统、杠杆粘弹性阻尼器等 。 2.2 速度相关型消能装置 粘滞流体阻尼器。粘滞流体阻尼器曾广泛应用于军事和航空领域。目前已在建筑和桥梁的振动控制中得到运用，已研制开发的粘滞流体阻尼器有筒式流体阻尼器、粘性阻尼墙系统、油动式阻尼器等。筒式流体阻尼器一般由缸体、活塞和粘滞流体组成。活塞上开有小孔，或活塞与筒体之间留有间隙，活塞可在充有硅油或其它粘滞流体的缸筒内作往复运动，当活塞与筒体间产生相对运动时，流体从活塞的小孔内通过，或从活塞与筒体之间的间隙中通过，对两者的相对运动产生阻力，从而耗散能量。 2.2 速度相关型消能装置 电磁流体阻尼器。电流(ER)变流体和磁流变(MR)流体是 20 世纪 80 年代末兴起的两类性能极为相似的可控流体。其流体效应可用电场强度和磁场强度有效地控制。这些智能材料用于结构减震的主要原理是它根据动力传感器测得的结构瞬时振动状态，由 ER(MR)智能可调参数结构构件中的智能可调阻尼器在各瞬态时调整参数，从而实现减小整个结构地震反应的目的。用这些可控流体设计和制作的消能器具有结构简单，所需驱动功率小，反应迅速等特点，而且可和其它减震机构串、并联使用，以提高功效。 2.3 其他类型的消能装置 复合型阻尼器。复合型阻尼器是利用两种或两种以上的消能元件或消能机制设计而成的新型消能减震装置。已研制开发的一些复合消能器有弹塑性-摩擦型阻尼器、弹塑性-粘弹性阻尼器、摩擦-粘弹性阻尼器、铅粘弹性阻尼器、流体-粘弹性阻尼器等。 2.3 其他类型的消能装置 调频质量和调频液体阻尼器。又称 TMD 和 TLD。TMD是在结构中增设装有附加质量块的外加机构，使其自振频率与结构自振频率基本一致，利用共振原理，将外激励的能量消耗在外加机构中的质量块的运动上，从而达到减震的目的。TLD 除了具有 TMD 的功能外，还要求通过增设在结构上的容器中的液体的运动来消耗和吸收振动能量，从而达到减震的目的。这两种装置较简单，易于实施，但是减震效果受限，对结构自振频率的估计精度要求很高。 2.3 其他类型的消能装置 设置耗能杆件。在结构中设置一些耗能支撑、隅撑或一些附属构件，当地震作用时，利用这些构件的滞回耗能性能消耗一部分地震能量以减弱主体结构的地震反应。这些构件在地震后产生一定程度的损坏，但其更换方便，维护成本低廉，因而也是一种耗能的重要方式。 3、消能减震结构在工程中的应用 消能减震结构步前已获得广泛的应用，但各种消能减震装置有其各自的特点和适应的范围。