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1、建筑结构消能减震技术与振动 控制技术 石建光 厦门大学土木工程系 减震振控制方法 建筑结构消能减震技术 在工程结构中布置消能减震器以耗散地震输入 结构的能量，是减轻工程结构在地震中的反应 ，减轻建筑地震破坏的一种新技术和新方法。 消能减震结构 energy dissipation structure,在建 筑结构中设置消能减震器而形成的结构体系。 消能减震结构包括主体结构、消能部件和基 础。 消能器 energy dissipation device,设置在消能减 震结构中用于消耗输入结构能量的装置，包括 位移型消能器、速度型消能器和复合型消能 器。 消能器 energy dissipatio
2、n device 位移型消能器 displacement-dependent energy dissipation device,消能器的耗能能力与消能器两端 的相对位移有关，包括金属消能器、摩擦消能器和 防屈曲支撑型消能器。 速度型消能器 velocity-dependent energy dissipation device,消能器的耗能能力与消能器两端的相对速度 有关，包括粘滞消能器、粘弹性消能器。 复合型消能器 composite energy dissipation device, 消能器的耗能能力与消能器两端的相对位移和相对 速度有关，包括铅粘弹性消能器、圆环摩擦消能器 等。 建筑
3、消能阻尼器 JG/T 209-2007 位移型消能器 金属消能器 metallic energy dissipation device,金属 消能器是由各种不同的金属材料（软钢、铅等）制 成，利用金属材料屈服时产生的塑性滞回变形耗散 能量的减震装置。 摩擦消能器 friction energy dissipation device,摩擦消 能器是由金属组合材料和摩擦片在一定的预紧力作 用下，通过材料间的滑动摩擦耗散能量的减震装 置。 防屈曲支撑型消能器 unbounded brace energy dissipation device,防屈曲支撑型消能器是由核心单 元、约束单元和滑动机制组成的
4、装置，利用约束单 元保护防止核心单元在受压时产生屈曲，从而保持 核心单元在拉力和压力作用下都能耗散地震能量。 速度型消能器 粘滞消能器 viscous energy dissipation device,以粘滞材料为阻尼介质的减震装置 ，利用钢构件剪切粘滞材料或粘滞材料在 孔隙间的运动产生阻尼而耗能能量。 粘弹性消能器 viscoelastic energy dissipation device,由粘弹性材料和约束钢板或圆钢筒 组成的装置，主要依靠粘弹性材料间产生 的剪切变形或拉应变来耗能能量。 建筑结构振动控制技术 结构振动控制技术是指通过在建筑结构上 安装被动消能器、被动吸能器、半主动和
5、智能控制系统、主动控制系统，消耗、吸 收、转移结构的振动能量，减小结构的振 动，提高结构抗振性能的技术。 结构振动控制技术包括被动消能减振技 术、被动吸能减振技术、半主动和智能控 制技术、主动控制技术。 结构的振动可以是地震、风、人群等引起 的振动。 建筑结构振动控制技术 被动消能减振技术 energy dissipation technology,在 结构上安装消能部件，通过消能器消耗结构的振动 能量，提高结构抗振能力的技术。 被动吸能减振技术 energy absorption technology,在 结构上安装吸能器，通过吸能器转移、吸收和消耗 结构的振动能量，提高结构抗振能力的技术。
6、 半主动/智能控制技术 semi-active control technology,采用少量的能源，根据结构振动水平自 动调节振动控制系统参数以提高减振效果的控制技 术。 主动控制技术 active control technology,采用较大外 部能量，根据结构振动水平和控制理论给结构主动 施加控制力的控制技术。 消能器吸能器 消能器 energy dissipation devices, 分为速度相 关型消能器、位移相关型消能器及其复合型消 能器。 吸能器 energy absorption devices,包括调谐质 量吸能器和调谐液体吸能器。 调谐质量吸能器是通过吸能器与主体结构共
7、振，由 弹簧-质量块转移和吸收结构能量、并由阻尼元件 消耗结构能量的一种装置； 调谐液体吸能器是通过吸能器与主体结构共振，液 体晃动和表面波浪力转移、吸收和消耗结构能量的 一种装置。 速度相关型阻尼器及连接 由粘弹性材料和约束 层组成的速度相关型 阻尼器。 速度相关型阻尼器及连接 速度相关型阻尼器 平板式粘弹性 阻尼器由粘弹 性材料和约束 板组成，约束 板和粘弹性材 料层均为平板 状。 圆筒式粘弹性 阻尼器由粘弹 性材料和内、 外约束圆管组 成，粘弹性材 料层为圆筒 状。 速度相关型阻尼器 速度相关型阻尼器 位移相关型消能器 金属屈服型阻尼器 形式多样，根据核 心部件采用材料的 不同，大致可分
8、为 钢屈服阻尼器、铅 屈服阻尼器及合金 屈服阻尼器等不同 类型。 位移相关型消能器 位移相关型消能器 位移相关型消能器 位移相关型消能器 位移相关型消能器-摩擦阻尼器 摩擦阻尼器 包括：由螺 栓产生摩擦 面上压力的 螺栓装置摩 擦阻尼器； 用圆环等紧 固芯棒的环 形装置摩擦 阻尼器。 位移相关型消能器-摩擦阻尼器 位移相关型消能器 位移相关型消能器 位移相关型消能器 吸能器 结构振动控制技术使用范围 消能减震建筑结构的基本要求 一般要求:消能器布置、选择、抗震性能化设计 场地、地基和基础：对抗震有利地段、地基应稳 定、可靠。 消能器选择：应具备良好的变形能力和消耗地震能 量的能力、耐久性和环境
9、适应性、强度、刚度及稳 定性及滞回性能要求。 结构分析：多遇地震作用下的内力和变形分析可采 用线性静力方法或线性动力方法。对主体结构进入 弹塑性阶段的情况，应根据主体结构体系特征，采 用静力非线性分析方法或非线性时程分析方法。 产品质量与检测：应注明消能器的性能要求，安装 前应由第三方对工程中采用的各种类型和规格的消 能器进行抽样检测。 消能减震建筑结构的基本要求 连接与节点：消能器与斜撑、墙体、梁或节点 等支承构件的连接，应符合钢构件连接、钢与 钢筋混凝土构件连接、钢与钢管混凝土构件连 接的构造要求，并能承担消能器施加给连接节 点的最大作用力。 消能部件材料与施工：支撑一般采用钢材， 也可采用钢管混凝土或混凝土材料。 耐久性规定：应满足工业建筑防腐蚀设计 规范GB50046的有关规定。 地震反应观测系统：可设置建筑结构的地震 反应观测系统，建筑设计应留有观测仪器和线 路位置。 消能减震结构设计 消能减震结构设计原则及一般规定 消能器布置规定、原则 消能减震结构消能部件及附加阻尼比 主体结构设计 消能结构基于性能的抗震设计 特殊问题的处理 Damped Outrigger Concept 上海环球金融中心