优发体育最新建筑消能减震-阻尼器

  1、消能减震构造的开展与使用: 操纵阻尼器来消能减震并非甚么新手艺,在航天航空、兵工枪 炮等行业中早已获得使用。从20世纪70年月后,人们开端逐渐地把这 些手艺公用到修建、桥梁、铁路等工程中。 在美国,20世纪80年始,美国工具两个地动研讨中间等单元 做了大批实验研讨,揭晓了几十篇有关论文。90年月美国科学基金会 和土木匠程协会构造了两次大型结合,给出了威望性的实验陈述,供 工程师参考。 在我国, 1997年, 沈阳市当局大楼的抗震加固中初次接纳了磨擦 耗能安装,厥后北京饭馆、北京火车站和北京展览馆等多座修建中应 用消能减震手艺。 在日本,今朝已有超越100多栋的修建物接纳消能减震手艺。 当代高层修建日趋增加,构造受地动微风振影响非常较着,减小 构造所受的地动微风振反响,成为构造设想的一个主要方面。消能减 震阻尼器, 经由过程增长构造阻尼, 耗散构造的振动能量来到达减小构造 所受振动。 (1) “阻尼”是指任何振动体系在振动中,因为外界感化或体系本 身固有的缘故原由惹起的振动幅度逐步降落的特征, 以此一特征的 量化表征。 (2)《高层修建混凝土构造手艺规程》JGJ3-2010中: 2.1.1 高层修建:10层及10层以上或衡宇高度大于28m的室第 修建和衡宇高度大于24米的其他高层民用修建。 (3)《民用修建设想公则》GB50352-2005中: 3.1.2修建高度大于1OOm的民用修建为超高层修建。 2、阻尼器耗能减震道理: 耗能减震的道理能够从能量的角度来形貌。 传统构造:Ei =Er+Ed+Es 耗能构造:Ei =Er+Ed+Es+Ea Ei为地动时输入构造的总能量; Er为构造在地动过程当中存储的动能和弹性应变能; Ed为构造自己阻尼耗损的能量; Es为构造发生弹塑性变形吸取的能量; Ea为耗能安装耗损的能量; (此中Er为能量转换,并非能量的耗损。) (1) 传统构造中: 构件在操纵其本身弹塑性变形耗损地动能量的同时, 构件自己 将遭到毁伤以至毁坏。 (2)在消能减震构造中: 耗能 (阻尼) 安装在主体构造进入耗能形态前领先辈入耗能工 作形态,耗散大批输入构造系统的地动、风振能量,则构造自己 需耗损的能量很少,主体构响将大大减小,从而有用地庇护 了主体构造,使其不再遭到毁伤或毁坏。 3、阻尼器的品种: 阻尼器品种繁多,我国将其分为位移相干型和速率相干型。 (1)位移相干型阻尼器的耗能与其本身变形和相对滑动位移有关,常 用的有金属阻尼器和磨擦阻尼器。 (2)速率相干型阻尼器的阻尼特征与加载频次有关,经常使用的有粘滞阻 尼器和粘弹性阻尼器。 (一) 金属耗能阻尼器 一种位移相干型阻尼器, 次要用于减小地动呼应。 操纵金属差别 情势的弹塑性滞回变形来耗损能量。 今朝已开辟和操纵的次要有:钢 棒阻尼器、铅阻尼器、外形影象合金、软钢阻尼器等。 (滞回特征指质料在受外界滋扰发生变形时具有诡计规复原无形态 的抗力的特征。) ? 加劲阻尼(ADAS)安装(软钢阻尼器): 加劲阻尼(ADAS)安装是由数块相互平行的X形或三角形钢板通 过定位件组装而成的耗能减震安装。装置在人字形支持顶部,在地动 感化下, 框架层间相对变形惹起安装顶部相对底部的程度活动, 使 钢板发生蜿蜒, 操纵弹塑性滞回变形耗散地动能量。 具有持久牢靠并 不受情况与温度影响的特性。如图所示 (二)磨擦耗能阻尼器: 磨擦耗能器是一种位移阻尼器, 次要用于减小地动呼应。 经由过程构 件相对位移时发生磨擦做功而耗散能量。 今朝已有多种差别机关的摩 擦耗能器,如Pall型磨擦耗能器、磨擦筒制震器等。 ? Pall型磨擦耗能安装 加拿大学者A.S.Pall创造。该安装为一正方形连杆机构,与x形 支持相连。一种可滑动而改动外形的机构。而磨擦力取决于板间的挤 压力,挤压力能够经由过程松紧板上的高强螺栓来调理。(磨擦节点板) 该安装按一般利用荷载及小震感化下不发作滑动, 而在激烈地动 感化下,在主体构件还没有发作屈从征象前,(弹塑性形变分界点)装 置即发生滑移以磨擦功耗散地动能量,到达消能减震目标。 (三)粘弹性阻尼器(VED) 粘弹性阻尼器是一种速率相干型耗能安装, 既可用于减小风振也 可减小地动感化。 1 质料: 粘弹性质料又称粘弹性阻尼质料,是一种高份子聚合物,性状介 于有粘性液体和弹性体之间体,具有储蓄能量和耗散能量的特征。 2 机关和机能 机关: (1)自在阻尼层: 是在需求减震的构造构件外表间接粘贴大概喷涂 粘弹性质料,如许既能减震又能降噪,同时还具有粉饰结果。 道理: 将一层必然厚度的粘弹阻尼质料粘贴或喷涂于基板外表上, 当基板发生蜿蜒振动时,阻尼层随下层一同振动,在阻尼层内部发生 拉压变形而耗能,从而起到减震降噪的感化。 (2)束缚阻尼层:是上一种情势的延长。优发体育网址 由束缚钢板和粘弹性质料构成,束缚钢板由两块T型和一块矩形 的钢板及粘弹性质料夹层机关而成。 粘弹性质料与钢板的分离外表的 处置办法也跟着质料身分和特征的差别而采纳各类办法。 其根本情势 如图: 道理:粘弹性质料随束缚钢板来去活动,经由过程粘弹性阻尼材 料的剪切变形来耗散能量。 机能: 接纳粘弹性阻尼器能够有用地减小构造的位移反响和加快率反 应, 同未加阻尼器构造比拟, 构造的普通位移反响能够减小50%~80%, 加快率反响可减小30%~60%。 作为阻尼耗能质料的粘弹性质料,其遭到温度、频次等多种身分 的影响。 (1)跟着情况温度的增长,粘弹性质料的耗能才能会低落。 (2)在地动这类长工夫感化下,温度对粘弹性阻尼器中质料的 机能并没有较着削弱。 (3)跟着外振力频次的增长,粘弹性质料的耗能才能会低落。 3 装置方法 (1)小八字撑的装置方法形成粘弹性阻尼器的剪切变形较小, 影响粘 弹性阻尼器充实耗能, 但这类支持对修建功用的影响小, 因其所 占空间小,安插地位灵敏。 (2)单向斜撑需装置在房距离断、隔墙处,不影响修建的利用,这 种支持情势中粘弹性质料的剪切变形较大,消能减震才能较强。 (3)大八字撑一样可以使粘弹性阻尼器发生较大的剪切变形, 故消能 减震才能较强,对修建使勤奋能的影响也不像单向斜撑那样大。 (4)人字型撑的装置也要充实思索修建的使勤奋能, 由于这类情势会 占用较大的修建空间, 其装置的粘弹性阻尼器的剪切变形由修建 构造的层间位移转化而来,(上、基层侧向位移之差 )缺陷是 装置庞大,但消能才能强。 (5)穿插对角撑合用于厂房构造, 能够在厂房的柱间设置装置粘弹性 阻尼器的消能支持,这类支持的消能减震才能也比力优秀。 4 实践工程中的使用: (1)1969年, 纽约天下商业中间双塔的每一个塔中装置了10000个粘弹性 阻尼器,从第10层到第100层平均散布于构造中,用于抵御风载; (2) 1982年,美国西雅图哥伦比亚中间大楼装置了260个粘弹性阻尼 器。用于抵御风载; (3) 1993年,位于美国加州圣荷塞的13层Sallta Clara市政大楼接纳 粘弹性阻尼器停止抗震革新,是粘弹性阻尼器的初次抗震使用。 (4) 1998年,中都城城计划大厦接纳粘弹性阻尼器,削减地动微风振 反响,结果明显。 (弥补:西雅图哥伦比亚中间大厦开初是由于在风振的影响下, 顶部几层有较着的不温馨感, 安上粘弹性阻尼器后, 不再有不温馨感, 结果优良。 若接纳加大侧向刚度的办法来得到一样的结果, 需求把现 有的柱尺寸扩展一倍,代价约800万美圆,而接纳粘弹性阻尼器所用 的实验及质料、装置用度仅7O万美圆。因而可知,接纳粘弹性阻尼器 减小修建的风振或地动影响在经济上是相称可观的。) (四)粘滞耗能阻尼器: 是一种速率相干型阻尼器,耗损地动大概风振能量。在我国, 愈来愈多的桥梁、高层修建、运动场馆中也使用了液体粘滞阻尼器。 ? 圆柱筒式液体粘滞阻尼器: 1开展与道理: 晚期的液体粘滞阻尼器像一个长方形的容器,以下图,此中布满 油料,由活塞杆动员一组平板,与牢固在另外一真个平板之间发生剪切 活动,因为油的粘性发生阻力,起到阻尼器的感化。 但因为油腔体积相对较大,油料可活动空间较大,招致这类阻尼 器的服从很低,并且受温度影响也较大。 19 世纪中期,法国的一家公司起首接纳撙节孔来掌握流体 活动的阻力。 厥后, 颠末列国竞相开展和改良, 构成一种体积比力小、 能供给很大阻尼力、 受温度影响也很小的油阻尼器, 不断使用到如今。 活塞杆的设想,请求可以接受活动过程当中的任何载荷, 不准可变 形,多接纳不锈钢。与活塞缸严密分离的活塞头把阻尼器分红2个液 腔,活塞头上的小孔,可以让2个腔体中的硅油,在必然的活塞压力下 能够按设想请求往返活动。 硅油经由过程狭窄的阻尼孔时, 硅油的粘性产 生磨擦力, 阻尼器吸取的地动、 风振能量经由过程硅油的活动与磨擦阻力, 转换为热能耗散。 ? 实践工程中的使用 北京盘古大观(Pangu Plaza) 1)阻尼器安插 盘古大观为45层,191m高层钢构造。将阻尼器平均设置在层间位 移较大的24~39层, 总计100个粘滞液体阻尼器和8个粘弹性液体阻尼 器。 2)阻尼器减震结果阐发 经计较,加设阻尼器后构造向层间位移角减小结果见下表。 (层间 位移角: 间最大 此层高之比) 3)经济性评价 关于盘古大观的间接建立用度, 别离采纳传统计划与阻尼器计划 比照,成果显现,在不异构响中,阻尼器计划构响低,价钱 却最省(以下表)。 楼层层 位移与 ? 粘滞阻尼墙: 是由日本学者M.Miyazaki等在1986年提出,于20世纪80年月在日 本获得使用。一种箱式的粘滞阻尼器,偶然也起到隔墙感化。 1986年, 日本学者M.Miyazaki等对一个装置有粘滞阻尼墙的5层钢 框架构造缩尺模子停止尝试研讨,模子构造总重为1t。尝试表白,当 构造没有设置构造阻尼墙时,模子的阻尼比为0.02,构造根本周期 0.367s。当装置粘滞阻尼墙后,模子的阻尼比为0.32,构造根本周期 为0.286s。 (阻尼比: 在土木、 机器、 航天等范畴是构造动力学的一个主要观点, 指阻尼系数与临界阻尼系数之比,表达构造体尺度化的阻尼巨细。 临界阻尼系数:任何一个振动体系,当阻尼增长到必然水平时,物 体的活动长短周期性的,物体振动连一次都不克不及完成,只是渐渐地回 到均衡地位就截至了。 当阻力使振植物体恰好能不作周期性振动而又 能最快地回到均衡地位的状况,称为“临界阻尼”。 构造根本周期: 构造根本周期是指构造按根本振型完成一次自在振动 所需的工夫。) 道理:以下图所示,在粘滞型阻尼墙体系中的活塞,表示为一内 钢板,且该钢板只能在平面内活动, 由外钢板构成的容器内装有粘滞 液体。 在构造中, 内钢板 (活塞部门) 牢固于上层楼板。 其外钢板 (容 器部门)牢固于基层楼板。地动感化下,楼层发生层间位移,从而使 得粘滞阻尼墙内的粘滞液体被剪切,地动输入的能量被耗散。 弥补: (五)质量阻尼器: 调谐质量阻尼器体系(TMD)装置毗连在构造上,由固体质量、 减震器和阻尼器构成。 将TMD体系的本身振动频次调解到构造振动的振动频次频次四周, 当外力(地动、风振)使得构造物的振动被激起时,阻尼器会发生与 构向共振的振动, 此时感化在主构造上的能量会转移到调质阻尼 器上,进而消失。 ? 台北101大楼调质量阻 尼器机关 台北101大楼调质阻尼 器悬吊于87~92层之间。 这个 相似单摆的调质阻尼器,质 量固体为其直径约为5.5m的 钢球体。 全部球体由90mm直径 的高强度钢索,透过支架托住球体质量块的下半部,将660公吨的载 重悬吊支承于92层构造。别的,调质阻尼器支架四周也另设置了8支 斜向的大型油压粘滞性阻尼器, 其功用在于吸取球体质量块摆动时之 打击能量,削减质量块的过大幅度的摆动。调质阻尼器下方则安排了 可限定球体质量块摆动范畴的缓冲钢环,和8组程度标的目的防撞油压 粘滞性阻尼器 (Snubber Damper) , 一旦质量块摆动振幅超越1.0m时, 质量块支架下方的筒状钢棒(Bumper Pin)就会撞击缓冲钢环以减缓 质量块的活动。


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