减震技术丨阻尼器在高层建筑中的抗震应用实例 |
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减震技术丨阻尼器在高层建筑中的抗震应用实例
 来源：Philosophy of Structure，获授权转载。一、前言 阻尼器也叫动态修改设备或者叫保护系统在高层建筑中的首批应用之一是在纽约市世界贸易中心安装了10,000个粘弹性双层剪切阻尼器。随后，在新西兰进行了有关被动式阻尼器利用的重大研究。然而，减震器发展的主要诱因是1980年代末和1990年代初发生了几次地震，包括Loma Prieta（1989）和美国加利福尼亚的Northridge（1994）以及日本的Kobe（1995）。同时抗风设计的并行发展发生在20世纪后期。 一个结构主要特性通常包括质量、刚度（周期）、阻尼。在刚度和质量上进行工作是一种常见的做法，但是另一种解决方案是在动态系统中进行阻尼或能量耗散的工作。二、抗震消能减震系统介绍 1、主要消能减震系统介绍 目前在项目中所用到阻尼器主要有这几种，它们是根据使用的控制机制进行分类的。定义了以下三个主要类别（请参阅表1）：被动、主动、半主动和混合以及隔震系统。 被动系统具有恒定的属性，而主动，半主动和混合系统会根据负载需求更改其属性，并且在大多数情况下，需要外部能源才能正常工作 。隔震系统被认为独立于其他两个类别，因为主要功能是将建筑在隔震层上下分成两部分不同结构响应。 表1 阻尼器的分类 表2被动阻尼系统分类位移型系统速度型系统混合系统运动型系统金属阻尼器粘滞阻尼器摩擦摆质量调谐阻尼器自回复系统粘弹性阻尼器液体调谐阻尼器表3 主要分布式阻尼器对比 @CTBUH 主要阻尼器示意图： @ARUP @ARUP2、阻尼器的布置 前面所介绍消能减震系统设计采用最多就是分布式阻尼系统，有许多方法来实现结构中的分布式阻尼。基本概念是将阻尼器连接到将发生运动的位置，例如梁和柱节点之间或地板之间，它们在剪切型运动中相对变形。阻尼器捕获这些变形，并以相反的力在拉伸和压缩方向上抵抗。由于这些原因，该系统在典型的弯矩框架或支撑框架中或在剪力墙结构（例如，连梁，支腿系统，剪力墙减振器等）中均能很好地工作。在过去的二十年中，已经在建筑物的设计和建造中引入并实施了几种配置，其中通过放大阻尼器的感知运动来增强阻尼器的性能。下图提供了最常用的不同的几何分布阻尼配置，并总结了它们的主要优点和缺点。所有这些系统都需要以机构的形式创建各种装置，以促进阻尼器端部的差速运动的放大，从而提高阻尼器的性能。但是，对于减震系统的评估，应在减震器的总体评估中考虑这些设备的刚度或柔韧性的衰减效果以及放大特性。@CTBUH @CTBUH 分布式阻尼系统根据使用的设备和使用的结构解决方案采用不同的布置。另外，由于这些设备跨越整个楼层高度，因对建筑布局中的自由度造成了一些限制。因此，阻尼器的放置可能变得困难，因为用于阻尼器的位置可能被建筑构件（例如，窗户，门）占据，尤其是在建筑物翻新的情况下。@CTBUH 三、消能减震的策略 1、结构动力响应特点 让我们来看一下不同结构高度下地震响应。第一栋4层房子，结构T1=0.7s，第二栋12层，结构T1=1.5s 第三栋24层，结构T1=4s 我们对上面三栋结构分别输入同一条场地时程波，大家会看到一个'奇怪“的结果，就是最高的建筑反而受到”激励“最小。为什么呢？ 我们由时域到频域在看一下，看看我们计算地震力都非常熟悉的加速度反应谱 在看看位移谱，不同高度建筑位移所带来的反映是如何在位移谱体现的: @ARUP 前面概念性介绍不同结构在地震下响应，我们了解不同结构的动力特性及其响应，才能更好的有针对性的设计消能减震系统。 2、消能减震的策略 1）刚性结构（T |
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