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阻尼器的原理和作用（阻尼器原理示意图介绍）

实习编辑 • 2023-11-14 16:31:06 • 用户投稿 • 阅读 3

无论抗风或抗震，我们经常会提及阻尼器，对此一直比较模糊，最近就特意对其概念、分类、作用及设计过程做了些了解，算是大致有了一定的初步认识。

一、概念

大家知道，使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，我们称之为阻尼。而安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置，我们称为阻尼器。

二、分类

阻尼器的原理和作用（阻尼器原理示意图介绍）

根据抗规的减震章节的分类：

消能减震设计时，应根据多遇地震下的预期减震要求及罕遇地震下的预期结构位移控制要求，设置适当的消能部件。消能部件可由消能器及斜撑、墙体、梁等支承构件组成。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其他类型。

1速度相关型消能器指黏滞消能器和黏弹性消能器等； 2 位移相关型消能器指金属屈服消能器和摩擦消能器等。

条文说明：

消能器的类型甚多，按atc-33．03的划分，主要分为位移相关型、速度相关型和其他类型。金属屈服型和摩擦型属于位移相关型，当位移达到预定的启动限才能发挥消能作用，有些摩擦型消能器的性能有时不够稳定。黏滞型和黏弹性型属于速度相关型。

根据广东高规的分类：

根据减震章节14.3.1的分类：

消能减震设计时，应根据设防地震下的预期减震要求及罕遇地震下的预期结构位移控制要求，设置适当的消能部件。消能部件可由消能器及斜撑、墙体、梁或节点板等支承构件组成。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其他类型。

根据结构风振设计章节14.4.2的规定：

高层结构采用风振控制时，可根据风荷载作用下的预期结构位移和加速度控制要求，设置适当的消能器。消能器宜采用速度相关型消能器（黏滞消能器、黏弹性消能器）、调频消能器（调频质量消能器、调频液体消能器）、或主被动混合调频质量消能器。

综上，目前国内规范上能定义的可以大致分为三类如下：位移相关型、速度相关型、调频类。

三、作用

如定义，提供运动的阻力，耗减运动能量；

结合规范，可提供附加阻尼、提供附加刚度，影响结构变形、震动频率，耗散运动能量；

大致分为两类作用：减震、控制风振；

抗规

消能减震设计指在房屋结构中设置消能器，通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达到预期防震减震要求。

采用消能减震的方案，通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风作用下的位移是公认的事实，对减少结构水平和竖向的地震反应也是有效的。

12.3.1条文说明：

本规范对消能减震的基本要求是：通过消能器的设置来控制预期的结构变形，从而使主体结构构件在罕遇地震下不发生严重破坏。

罕遇地震下预期结构位移的控制值，取决于使用要求，本规范第5．5节的限值是针对非消能减震结构“大震不倒”的规定。采用消能减震技术后，结构位移的控制可明显小于第5．5节的规定。

广东省高规

减震：

14.3.7消能减震结构的抗震变形验算应符合下列要求：

1消能减震结构层间弹性位移角限值应符合本规程第3.7.3条的规定

（3.7.3按弹性方法计算的风荷载作用下结构的顶点位移与结构总高度之比utop/h不宜大于1/600；设防烈度地震作用下的楼层层间最大位移与层高之比δu/h不宜大于1/180）；

2消能减震结构层间弹塑性位移角限值不应大于本规程第3.9.6条的规定。

风振：

14.4.2条说，高层建筑的风振控制，往往以减小结构的风振加速度、提高舒适性为主，因而所设置的消能器应以附加阻尼为主，速度相关型消能器主要为结构附加阻尼，附加刚度较小或不附加刚度，对抑制结构风致加速度响应的效果较为显著。然而，当结构的抗侧刚度较小时，在风振作用下位移响应也不满足要求时，可联合采用速度相关型消能器和其他它类型消能器（如位移相关型消能器），同时为结构附加刚度和阻尼。

四、关于设计

消能减震设计计算的基本内容是：预估结构的位移，并与未采用消能减震结构的位移相比，求出所需的附加阻尼，选择消能部件的数量、布置和所能提供的阻尼大小，设计相应的消能部件，然后对消能减震体系进行整体分析，确认其是否满足位移控制要求。

消能减震设计需解决的主要问题是：消能器和消能部件的选型，消能部件在结构中的分布和数量，消能器附加给结构的阻尼比估算，消能减震体系在罕遇地震下的位移计算，以及消能部件与主体结构的连接构造和其附加的作用等等。

当高层建筑结构风振舒适度不满足使用功能的要求时，应进行结构风振控制设计，降低结构风振效应。

高层结构采用风振控制时，可根据风荷载作用下的预期结构位移和加速度控制要求，设置适当的消能器。消能器宜采用速度相关型消能器（黏滞消能器、黏弹性消能器）、调频消能器（调频质量消能器、调频液体消能器）、或主被动混合调频质量消能器。

广东省高规14.4.3条文说明：

不同类型消能器技术工作原理不同，为提高结构风振舒适度控制效果，宜根据消能器控制技术原理和结构使用要求，合理选择消能器，形成合理的结构消能控制体系。

常用的速度相关型消能器有黏滞消能器和黏弹性消能器，

黏滞消能器仅为结构附加阻尼，动态刚度效应可忽略；

黏弹性消能器同时为结构附加阻尼和刚度。

黏滞和黏弹性消能器通过自身变形，耗散结构振动能量，达到减小结构风振响应的目的。黏滞和黏弹性消能器的耗能能力与阻尼器两端相对变形和相

对速度的大小直接相关。消能器相对变形和相对速度越大，其耗能能力越强，结构风振控制效果越好。

因此，黏滞消能器和黏弹性消能器宜安装于结构相对位移和相对速度较大的部位和层间。

调频消能器包括调频质量消能器和调频液体消能器两类。调频消能器通过与主体结构发生共振，吸收和耗散结构振动能量。调频消能器的风振控制效果是通过调频消能器给结构所控振型提供附加阻尼来实现的。由于调频消能器只能提供一定的附加阻尼，当主体结构自身阻尼较大时（阻尼比大于3%），

调频消能器的风振控制效果不明显。因此，调频消能器适用于阻尼比较小的结构。

主被动混合调频质量系统是在被动调频质量消能器基础上，增加主动作动器，并根据测量的结构响应实时调节施加于结构的控制力。相对于被动调频质量消能器，主被动混合调频质量系统可以大幅提高结构风振控制效果，适用于对风振减振要求较高的高层建筑和高耸结构。

五、阻尼伸臂的应用：

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