被动减震结构设计简述
被动减震结构设计简述
被动减震结构设计简述被动减震结构是指将减震器等能量吸收装置引入建筑结构中，通过设备本身的抗震能力和消耗地震能量的功能，降低地震对建筑结构的破坏程度，保护人员财产安全的一种工程技术措施。
被动减震结构设计旨在提高建筑物的抗震能力，降低地震对结构的影响，保护人员财产安全。
被动减震结构设计的关键是合理选择减震器类型、减震器的位置以及结构的设计方式。
常见的减震器类型有隔震型减震器和阻尼器。
隔震型减震器一般是由橡胶、钢板等材料制成，通过抑制地震激励传递到建筑结构的方式来减少结构的震动。
阻尼器则是通过调节结构的能量耗散来减少结构的振动响应。
减震器的位置一般选择在结构的弱节点或振动响应较大的区域，以最大限度地减少地震对结构的破坏。
结构的设计方式则需要根据减震器的特性和结构的受力状态进行合理分析和确定。
减震器的选取需要考虑减震器的抗震性能、结构的特点以及经济性等因素。
隔震型减震器的选取需要考虑减震器的承载能力、导向性能以及隔震效果等。
阻尼器的选取需要考虑结构的空间限制、能耗性能以及阻尼器的使用寿命等。
被动减震结构设计的优点是能够有效降低结构的振动响应，减少地震对结构的影响，提高建筑物的抗震能力。
同时，被动减震结构设计也能够增加结构的耐久性，延长建筑物的使用寿命。
此外，被动减震结构设计还能够降低结构自重和地震荷载的影响，提高结构的稳定性。
被动减震结构设计的局限性主要体现在减震器的选取和结构的设计方面。
减震器的选取需要综合考虑减震器的性能、成本以及建筑物的特点等因素，往往需要进行复杂的计算和分析。
结构的设计则需要根据减震器的特性和受力状态进行合理分析和确定，对设计师的要求较高。
此外，被动减震结构设计还需要考虑减震器的维护和检测问题，以确保减震器的正常运行和使用寿命。
总之，被动减震结构设计是一种重要的工程技术措施，能够有效提高建筑物的抗震能力，保护人员财产安全。
尽管被动减震结构设计存在一定的局限性，但随着科学技术的不断发展和应用，被动减震结构设计在现代工程建设中的地位将日益重要，对于提高建筑物的抗震性能和保障人员财产安全具有重要的意义。
被动调频阻尼器及其减振设计
10.3 被动调频减振设计
10.4 被动调频减振设计实例
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TLD（TUNED LIQUID DAMPER） 振程利 力中用 产固 生定 的水 动箱 侧中 压的 力液 来体 提晃 供动 减过 •
F
m, c, 1
TMD（TUNED MASS DAMPER）
m3
综合比较后认为，第（3）种方案，即在天桥钢箱梁的内部安装减振装置的方法最 为可行。实际工程中采用了TMD系统，它由主结构（即天桥本身）和附加在结构上 的子结构（固体质量、弹簧减振器和粘滞流体阻尼器等）组成。通过调整子结构的 自振频率，使其尽量接近主结构的基本频率或激励频率。当主结构受激励而振动时， 子结构就会产生一个与结构振动方向相反的惯性力作用在结构上，使主结构的振动 反应衰减并受到控制。根据有效控制的激励频宽，装设一个子结构只能对卓越频率 为主的外部激励进行有效控制。一般行人自振频率1.8~2,5hz，因此采用三种TMD 减振体系，自振频率分别为1.8hz、2.0hz和2.5hz。
1.
2.
仅对安装被动调频装置的水平方向的振动响应具有减振效果，
而在其它方向不会产生不利的影响； 应具有可靠的耗能机制，使结构在遭遇意想不到的或难于判断 的振动作用及其效应影响的时候，不致失效；
3.
应具有良好的环境适应特性：在使用期限内，应做到耐气候、 耐腐蚀，不需维修和更换等。
4、被动调频减振装置的选择
桥三室封闭钢箱梁截面如图10-38所示
A）沿腹板横向加劲板剖开 图10-38
B）沿横隔板剖开 天桥三室封闭钢箱梁截面示意图
TMD减振方案及设计
行人在桥面通过时会对桥面产生一个随机激励，激励的主要方向垂直于桥面，这个 激励与人的步速、体重有关。统计表明，正常人行走的自振频率为1.8～2.5Hz。通 过动力计算，该天桥的自振频率（第一阶振型自振频率2.436Hz）与行人步行的自 振频率比较接近，行人步行通过天桥桥面时容易引起共振。 改变结构的振动特性可以通过改变 其刚度k、质量m和阻尼系数 c实现，此外
浅谈BRB消能减震结构体系设计方法及应用
摘要:屈曲约束支撑构件(Buckling Restrained Brace———简称BRB)以其良好的整体稳定性及滞回耗能性能优越，被广泛的应用于消能减震结构及既有建筑结构的抗震加固中。
本文在总结消能减震建筑设计理论及方法的基础上，通过对某工程进行消能减震加固设计，对加固后结构选取合理性能目标，具体阐述了应用PKPM 系列软件采用理论简化设计方法进行消能减震设计的步骤，并采用ETABS 2013对加固后消能减震结构体系进行快速非线性分析（Fast Nonlinear Analysis Method———简称FNA 法），验证理论简化设计方法的合理性，为从事屈曲约束支撑消能减震结构设计工程人员提供一定的参考资料。
关键词:屈曲约束支撑等效线性化假定FNA 消能减震结构1概述屈曲约束支撑（Buckling Restrained Brace———简称BRB）主要由内芯耗能单元，外围约束单元与两者之间的缝隙或无粘结材料组成。
内芯单元为钢芯，截面形式多为“一”形、“十”形、“H”形等多种形式[1]；外围约束单元多为纯钢构件或钢管混凝土构件；无粘结材料有硅胶板，橡胶板等多种材料。
屈曲约束支撑体系主要由内芯单元承受轴力，外围约束单元为内芯单元提供侧向刚度，防止内芯单元在轴向压力作用下发生屈曲，在轴向拉伸、压缩受力状态下，屈曲约束支撑比普通钢支撑能够表现出更加饱满的滞回曲线，体现优良的滞回耗能性能，因此被广泛的应用于实际工程项目中。
基于以上BRB 拥有的良好的整体稳定性及滞回耗能性能优越，越来越多结构设计人员采用BRB 构件作为主要消能减震构件对结构进行性能化设计，将结构抗震设计方法由传统抗震结构设计方法转变为消能减震结构设计方法。
鉴于现阶段大多设计公司及设计院采用的结构设计软件为PKPM 系列软件，该软件由于不能模拟BRB 构件非线性性能，即其实际本构模型，故对BRB 提供的附加阻尼比不能准确计算，所以不能直接应用该软件对BRB 消能减震结构进行设计。
五种被动动力减振器对高层建筑脉动风振反应控制的实用设计方法_瞿伟廉
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被动动力减振器最优参数的设计
无约束条件下被动动力减振器最优参数的统一 为了使动力减振器的控制效果达到最佳，寻找动
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浅析建筑结构设计中的隔震措施
浅析建筑结构设计中的隔震措施在建筑行业不断发展的过程中，需要高度的重视隔震技术的应用，为人们营造安全的居住环境，同时提高建筑的使用性能。
此外，隔震技术是在不断的发展的，因此，在未来的工作中，还应该对隔震技术进行有效的创新，并且将其应用于建筑结构当中，提高建筑的隔震性能，确保建筑结构的稳定性，实现建筑企业的良好发展。
标签：建筑结构；设计；隔震措施在建筑结构设计中，能否充分地考虑到抗震问题，并且使用有效的措施达到抗震的目的，对于建筑结构的安全性和稳定性有着十分重要的影响，长期以来，建筑设计人员在设计建筑的时候，都是坚持小震不塌，大震能修的原则，在设计方面使用了很多措施进行抗震工作，但是，由于各种因素的影响，这方面的工作还是存在一定的问题，本文对于建筑设计中抗震措施进行分析，希望能够起到一定的作用。
1、建筑结构的隔震、减振原理传统建筑结构设计中，通常以“大震震不倒，设防烈度可修，小震震不坏”为建筑防震设计的标准。
但一般而言，建筑结构主要依靠结构吸收变形，来消减地震造成破坏的力量。
根据设防标准设计建筑结构，对于中小型地震，可通过变形设计抵消地震破坏力量，此方法具有可行性，而遇到大地震，则无法确保建筑结构的安全。
这也是专家工程师研究新结构设计的根本原因所在。
1.1隔震原理建筑结构防震系统通常是在隔震层设计的，其将建筑结构分为下部结构、隔震层和上部结构3部分。
此种结构设计可降低地震破坏力，将下部结构力量传到隔震层，并经隔震层后的抗震装备，消耗和吸收掉大部分的破坏能量，并将另外一小部分能量转移至上部结构。
在设计建筑结构中隔层时，需对上部结构做出一定改变，以应对可能由地震而引起的一系列反应，确保建筑上部结构遭遇强烈地震时处于弹性状态，不至于被破坏。
1.2减振原理耗能减震结构是指建筑结构抗侧力装置，经过有效耗能部件设置进一步实现减振。
在建筑结构遭受地震侵袭时，耗能装置与部件可产生弹塑性，通过产生变形来吸收、消耗地震所带来的巨大能量波，使其不能造成巨大的破坏，从而达到有效控震、减振的目标。
主动式和被动式阻尼减振技术_概述及解释说明
主动式和被动式阻尼减振技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述阻尼减振技术是一种在结构体系中应用的重要技术，旨在减轻由于地震、风力或其他外部激励引起的结构振动。
主动式和被动式阻尼减振技术是两种常见的方法，它们在原理及应用领域上有所不同。
1.2 文章结构本文将从两个方面对主动式和被动式阻尼减振技术进行综述和解释说明。
首先，我们将介绍主动式阻尼减振技术的原理及其作用，并探讨其应用领域以及优缺点。
然后，我们将详细阐述被动式阻尼减振技术的原理、作用以及其在各个领域的应用情况。
最后，我们将对主动式与被动式阻尼减振技术进行比较，包括工作原理对比、效果对比和应用场景对比。
通过这样全面深入地了解这两种技术，可以更好地选择适合特定情况下使用的方法。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于主动式和被动式阻尼减振技术的全面概述，并对其原理、应用领域和优缺点进行详细解释。
通过对这两种技术的比较分析，读者可以了解它们各自的特点和适用情况，以便在实际工程中做出明智的选择。
同时，本文还将探讨未来阻尼减振技术研究的发展方向，展望其在结构工程领域的前景。
希望通过本文能够促进相关领域的学术交流与研究进展。
2. 主动式阻尼减振技术：2.1 原理及作用：主动式阻尼减振技术是一种基于主动控制的结构减振技术，其原理是通过感知结构的运动响应并实时调节阻尼系数来抑制结构产生的振动。
这种技术通常涉及使用传感器来监测结构的振动，并采用控制器和执行器实时调整阻尼力的大小。
主要作用在于提供实时控制反馈机制，使得结构能够根据外界环境变化与激励输入进行自适应调节，从而实现更好的减振效果。
通过主动控制可以对结构产生的振动进行精确调节，适应不同频率范围内的激励。
2.2 应用领域：主动式阻尼减震技术已经广泛应用于各个领域，包括建筑物、桥梁、风力发电机组等工程结构以及航空航天和汽车行业中。
在高层建筑中，通过在楼层或结构节点处安装主动控制设备，可以显著降低地震、风载和其他外部激励对结构的振动影响。
建筑结构设计中的隔震减震措施浅析_16
建筑结构设计中的隔震减震措施浅析发布时间：2022-10-13T06:52:27.017Z 来源：《工程建设标准化》2022年6月11期作者：杨建波[导读] 由于地震是最具破坏性的自然灾害之一，在发生地震时严重威胁到人员和财产的生命和安全，杨建波身份证号码：45032519841024**** 广西南宁 530000摘要：由于地震是最具破坏性的自然灾害之一，在发生地震时严重威胁到人员和财产的生命和安全，因此在设计建筑物结构时必须考虑到地震的影响，以提高建筑物的抗震能力。
抗震设计的主要原则是:适当控制建筑物结构的刚性，允许建筑物的某些部分在发生地震时进入非弹性工作状态，从而使整个建筑物结构具有较大的可扩展性，达到裂缝和d目标但是，这种传统的抗震设计方法存在诸多缺陷，在抗震设计强度超过抗震设计强度的地震中，整体结构的安全性无法保证，因此抗震缓冲控制技术应运而生，以满足新型建筑的抗震需求。
关键词：建筑结构设计；隔震减震；措施分析引言这些年来由于中国各地频频出现地震情况，对地区自然环境以及人口健康和经济社会蓬勃发展都产生了巨大的负面影响，并导致了更大规模的建筑物破坏和人员伤亡，所以在当前的工程结构设计中优化防震减振设计就显得尤为重要。
由于中国市场经济不断蓬勃发展，当前的隔断水平、尖端建筑材料和科学技术发展趋势已日益完善，为满足当前社会主义民族经济的蓬勃发展、保障重大建设工程住房安全性，建筑物结构设计的减震技术和防震措施需要进一步发展，已迫在眉睫。
通过进一步改善建筑的防震特性，降低建筑结构在抗震中所遭遇到的损伤程度，不仅保障了住宅人士的身体健康，而且还可以推动国家经济社会蓬勃发展。
1建筑结构设计中隔震减震概述建筑物内部的阻尼大小直接影响能耗，必须充分利用这一特性，通过阻尼增加地震能量，以提高主结构的稳定性，减少地震造成的破坏。
在建筑工程中，特别是汶川地震后，地震隔离技术得到广泛应用，导致出现了更多的抗震建筑。
被动隔震实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本实验旨在研究被动隔震技术在建筑结构中的应用效果，通过实验验证被动隔震系统对建筑结构地震响应的降低作用，以及不同隔震装置对隔震效果的差异。
二、实验原理被动隔震技术是通过在建筑结构中引入隔震装置，将地震能量在传递过程中部分吸收或转换，从而降低建筑结构的地震响应。
常见的隔震装置有摩擦滑移型、橡胶隔震垫、金属隔震垫等。
三、实验设备1. 隔震实验台架：用于模拟建筑结构在地震作用下的动力响应。
2. 地震模拟器：用于产生模拟地震波，模拟地震作用。
3. 测量仪器：加速度计、位移计、力传感器等，用于测量建筑结构的加速度、位移和受力情况。
4. 数据采集与分析系统：用于实时采集实验数据，并进行处理和分析。
四、实验方法1. 实验装置搭建：将实验台架、地震模拟器、测量仪器等设备按照实验要求进行搭建。
2. 隔震装置选择：选择不同类型的隔震装置，如摩擦滑移型、橡胶隔震垫、金属隔震垫等，分别进行实验。
3. 实验数据采集：在地震模拟器作用下，对建筑结构的加速度、位移和受力情况进行实时采集。
4. 数据处理与分析：对采集到的实验数据进行处理和分析，比较不同隔震装置对隔震效果的差异。
五、实验结果与分析1. 摩擦滑移型隔震装置实验结果：- 加速度降低：采用摩擦滑移型隔震装置后，建筑结构的加速度降低了约30%。
- 位移降低：采用摩擦滑移型隔震装置后，建筑结构的位移降低了约25%。
- 受力降低：采用摩擦滑移型隔震装置后，建筑结构的受力降低了约20%。
2. 橡胶隔震垫实验结果：- 加速度降低：采用橡胶隔震垫后，建筑结构的加速度降低了约40%。
- 位移降低：采用橡胶隔震垫后，建筑结构的位移降低了约35%。
- 受力降低：采用橡胶隔震垫后，建筑结构的受力降低了约30%。
3. 金属隔震垫实验结果：- 加速度降低：采用金属隔震垫后，建筑结构的加速度降低了约50%。
- 位移降低：采用金属隔震垫后，建筑结构的位移降低了约45%。
- 受力降低：采用金属隔震垫后，建筑结构的受力降低了约40%。
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摩擦阻尼器
• 摩擦阻尼器主要通过界面摩擦生热耗散振动能量，其效果 的好坏关键取决于接触面的粗糙程度和法向力装置的好坏。
• 通常设计成风振和小震作用下阻尼器不耗能，仅仅在静摩 擦阶段工作；在中震和大震作用下处于滑动摩擦阶段，在 此阶段内，摩擦阻尼器的受力往往是小于或等于最大静摩 擦力的恒定值。
（2） 结构种类：钢结构、钢筋混凝土结构、劲性钢筋混凝土结构、木 结构等
（3） 规模：中低层、高层、超高层建筑物 （4） 减震目的：降低地震反应、降低风振反应等质点体系减震结构力学原理和性能 • 各阻尼器的特性
从能量角度分析耗能减震结构原理
传统抗震结构 Ein=Ev+Ec+Ek+Eh 耗能减震结构 Ein=Ev+Ec+Ek+Eh+Ed
液体粘滞阻尼器最适于结构工程应用，这种阻尼器有以下明显的 优点： 1.内置液体，本身没有可计算的刚度，不影响整个结构原有的设计和计
算（如周期，振型等），也就不会产生预想不到的副作用； 2.呈椭圆型的滞迴曲线（图1-2(1)），保证了安置在结构上的阻尼器在
最大位移的状态下受力为零，最大受力情况下位移为零，这一性能对 减小结构反应十分有利； 3.它既可以降低地震反应中的结构受力也可以降低反应位移。 4.可在地震和大风荷载下重复使用； 5.只要内置液体选用合适，几十年没有老化、变质问题。
• 自振周期Tf——有阻尼 器是等效周期Teq
• 初始阻尼比h0——等效 阻尼比heq
等效周期与等效阻尼比降低地震反应的原理
• 效应1（附加刚度）： 周期上升，位移减小加速度上升
• 效应2（增加阻尼）： 阻尼增加，位移、速度、加速度均减小
减震结构的滞回特性及其效应
• 在减震结构的地震反应简易预测及设计中，必须考虑减震构件 的滞回特性及其与其他构件的平衡关系、地震动的输入特性、 减震构件与主结构的制约条件，对减震构件附加给主结构的刚 度与粘滞特性所产生的效应做出适当的评估。
• 传统结构抗震分析
Ev、Ek不耗能，只做能量的转换 Ec占比很小 主要靠Eh（结构体系滞回耗能），弹塑性变形耗能，构 件会损失甚至破坏。
• 耗能减震结构
耗能阻尼装置在结构主体进入弹塑性变形前发挥作用，进 入耗能工作状态，充分发挥耗能作用，耗散大量输入结构 体系的地震能量，则结构本身需消耗的能量很少，这意味 着结构反应将大大减小，从而有效地保护了主体结构，使 其不再受到损伤或破坏。
Ein——地震过程中输入结构体系的能量； Ev ——结构体系的动能； Ec——结构体系的粘滞阻尼耗能； Ek——结构体系的弹性应变能； Eh——结构体系的滞回耗能； Ed——耗能（阻尼）装置或耗能元件耗散或吸收的能量。
从能量角度分析耗能减震结构原理
a）地震输人
b）传统抗震结构 c）消能减震结构
从能量角度分析耗能减震结构原理
单质点体系减震结构力学原理和性能
• 减震结构是依靠与主结构连接的阻尼器的附加刚 度和粘滞特性，对建筑物在地震作用下产生的位 移、速度、加速度反应进行控制。
附加刚度——系统周期缩短 粘滞特性——吸收能量，导致增加阻尼
等效周期与等效阻尼比降低地震反应的原理
• Sd、Spv、Spa的分别表示 位移反应谱、拟速度反 应谱、拟加速度反应谱
粘滞阻尼器
• 粘滞阻尼器主要有筒式粘滞阻尼器、粘滞 阻尼墙系统等。
• 筒式粘滞阻尼器一般由缸体、活塞和粘滞 流体组成。活塞上开有小孔，并可以在充 有硅油或其他粘性流体的缸内作往复运动。 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，对两者的相对运动产 生阻尼，从而耗散能量。
粘滞阻尼器
粘滞阻尼器
第一节 基本概述
• 根据减震构件的种类分类
31 油阻尼器 2 粘滞阻尼器 3 粘弹性阻尼器 4 摩擦阻尼器
第一节 基本概述
1.摩擦阻尼器—— 利用金属（或非金属）之间的摩擦产生阻尼。 加拿大Pall Dynamic公司的摩擦阻尼最有代表性。它的构造简单, 造价低。缺点是承受力较小，温度的稳定性差。 2.粘弹性阻尼器—— 利用一些粘弹性材料产生阻尼。 美国3M公司的粘弹性阻尼在日本有了很大的应用。但它有个初 始刚度，也有温度的稳定性的问题。 3.液体粘滞阻尼器—— 利用液体在运动中的粘滞特性产生阻尼。 这种阻尼器在军事和宇航上已经成功的应用了几十年，精确性 好，稳定性高，缺点是价格较高 4.金属屈服阻尼器——利用金属的屈服产生阻尼。 金属屈服阻尼器通常采用低碳钢或铅作为原料，前者有良好的 塑性变形能力，后者有较强的延展性能。这种阻尼器的滞回特性 稳定，低周疲劳性能较好，缺点是屈服后无法恢复。
油阻尼器和粘滞阻尼器的能量吸收部分的储存刚度为零 粘弹性阻尼器和软钢阻尼器的能量吸收部分的两种刚度均 存在
减震设计方法的基本原理
• 给建筑物附加刚度和阻尼，其附加的程度 可用储存刚度和损失刚度来表示
• 若能评估阻尼器的储存刚度和损失刚度， 就可以评估系统的储存刚度和损失刚度， 进而求得等效自振周期和阻尼比。
减震结构的滞回特性及其效应
图 用单质点体系模型表述减震机理
图a表示直接型的支撑型，图b表示间接型的中间 柱型，图c表示阻尼器和支撑串联，然后和主体框 架并联。
减震结构的滞回特性及其效应
图 使用各种阻尼器的减震结构中的能量吸收部分、附加体系、 系统的稳态反应
减震结构的滞回特性及其效应
• 储存刚度=最大变形时的力/最大位移 • 损失刚度=零变形时的力/最大位移
阻尼器构件外形
减震构件结构形式
• 直接连接型 • 间接连接型 • 其他型式
减震构件结构形式
直接型：直接将变形传给 减震构件。
间接型：将层间变形通过 梁或短柱传给减震构件。
其他形式：利用总体变形 或设置放大装置将层间变 形放大的装置。
适用范围
（1） 建筑物类别：办公楼、医院、电算中心、住宅、工厂、大跨度建 筑、游艺场、构筑物等
粘滞阻尼器
摩擦阻尼器
Pall型摩擦耗能器及典型滞回曲线
摩擦阻尼器
• 摩擦耗能器是根据摩擦做功而耗散能量的原理设计的。 • 金属阻尼器工作特点：结构处在正常使用状态时，消能支
撑充当结构构件，为结构提供初始刚度；结构在大震或强 风作下，消能支撑率先进入屈服耗能阶段，抗疲劳性能好， 滞回环饱满，增强了耗能能力，从而提高了结构的抗震性 能。