软钢阻尼器耗能减震结构的研究与应用综述
软钢阻尼器在钢结构加层中的减震性能研究
摘
要： 基 于框 剪结 构采用钢结构直接加层后 ， 结构的整体质量 、 刚度、 周期等都会发生较大变化 ， 对安装有软
钢阻尼器和未设软钢阻尼器 的加层钢结构 运用有限元软件进行 动力 时程 分析 ， 分析表 明 ： 软钢阻尼器 可 以有
效降低直接加层钢结构在 罕遇地 震下的反应 ， 提高 了结构 的整体抗 侧刚度 ， 层 间位 移和层 间剪力有 显著 的减
３ ． Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ，Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ｆ ｅ ｎ ｇ Ｂ ｕ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｇａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ ４ １ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｆ ｒ ａ ｍｅ － ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｗａ ｌ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ １ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ，ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ，ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ｏ ｎ ｗｉ ｌ ｌ ｂ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｓ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｔ ｌ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ —
小， 较好地控制了钢结构直接加层产生 的鞭梢效应 现象 ， 减震效果 明显． 关键词 ： 软钢阻尼器 ； 框剪结 构 ； 钢结构直接加层 ； 耗能减震
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｕ３ ９ １ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ４ ６ ０ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ ２ ２ — ０ ５
阻尼器在结构工程中的应用研究
阻尼器在结构工程中的应用研究随着现代建筑技术的不断发展，结构工程领域也在迅速进步，阻尼器作为一种重要的调节装置，被广泛应用于建筑和桥梁工程中。
本文旨在探讨阻尼器在结构工程中的应用研究，并讨论其对结构性能的影响。
首先，我们需要了解阻尼器的基本原理。
阻尼器是一种可以消耗结构振动能量的装置，通过吸收和分散振动能量，减少结构的振动响应。
在结构受到外部力的作用下，阻尼器通过内部阻尼机构迅速吸收能量，阻尼器的加装能够有效减少结构的振幅和振动周期，提高结构的稳定性和抗震性能。
因此，在地震多发地区，阻尼器被广泛应用于抗震设计中。
其次，我们需要了解不同类型的阻尼器及其特点。
根据结构工程的不同需求，阻尼器可以分为液态阻尼器、摩擦阻尼器和液压摩擦阻尼器等。
液态阻尼器通过油液的粘性和摩擦特性来实现能量的消耗，具有较好的线性响应和稳定性。
摩擦阻尼器则通过摩擦力来减少结构振动，其特点是具有较大的耗能能力和较简单的结构形式。
液压摩擦阻尼器则结合了液态阻尼器和摩擦阻尼器的优点，具有较好的稳定性和耐久性。
接下来，我们需要探讨阻尼器在结构工程中的实际应用。
阻尼器在高层建筑中的应用可以显著减少结构的动态响应，提高整体的抗震性能。
例如，在上海的上海中心大厦中，采用了大规模的液态阻尼器系统，可以使建筑在地震或风荷载作用下减少60%的位移幅值，保证建筑物的安全性。
此外，阻尼器在桥梁工程中也有广泛应用，例如东京湾海底隧道的液压摩擦阻尼器系统，可以减少结构的纵向和横向位移，确保交通运输的顺畅和安全。
最后，我们需要分析阻尼器对结构性能的影响。
阻尼器的加装可以显著改善结构的动力特性，降低结构的共振频率，减少结构的振动幅值，提高抗震性能。
此外，阻尼器的加装还可以减少结构与周围环境的振动传递，保护结构和设备的完整性和稳定性。
然而，阻尼器的应用也存在一定的问题，如安装和维护成本较高，结构设计和施工难度大等。
综上所述，阻尼器在结构工程中的应用研究具有重要意义。
阻尼器在结构振动控制的应用探讨
阻尼器在结构振动控制的应用探讨引言截止到目前，消能减震技术不断发展完善，俨然已经成为结构振动控制的一项非常重要的手段。
结构的动力特性得到了有效的完善，从而使得建筑结构在地震、风振的作用下的振动响应得到了有效的控制。
早在古代社会，人们利用减震技术建造了一座座各种各样的建筑，这些建筑历经无数次大震小震，直到今日依旧完美如初，这充分说明了减震技术的可行性，值得我們深入思考研究。
用全新的"以柔克刚"思维方式取代以往的"以强制强"，用"消能减震"代替"增强结构"，完成了"小震不坏、中震可修、大震不倒"的目标，有效的对地震响应进行了控制。
现阶段，人们将阻尼器安装在建筑结构中，这是当前最为常用的消能减震技术之一。
自从我国的北京饭店、中国革命历史博物馆等重要建筑中安装了阻尼器，用于抗震加固之后，我国的消能减震技术翻开了历史的新篇章。
一、结构的消能减震装置经历数十载的发展研究，消能减震技术愈加成熟，种类不断齐全，主要可以分为速度相关型和位移相关型。
其中常见的位移相关型阻尼器包括金属阻尼器、摩擦阻尼器，在外界荷载的作用下，发生的位移达到预定界限，方可发挥其作用；最为常见的速度相关型阻尼器包括粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器，其性能的发挥和速度有着密切的联系。
现阶段我国的消能减震阻尼器主要存在以下几种类别。
（1）粘弹性阻尼器粘弹性阻尼器主要由粘弹性材料和约束钢板组成。
在外界作用下粘弹性材料通过剪切变形或者拉压变形来完成对振动能量的耗散。
一般可分为拉压型阻尼器和剪切型阻尼器。
粘弹性阻尼器将一部分能量储存起来，另一部分以热能的方式进行耗散[1]。
粘弹性阻尼器耗能能力优异，制作工艺简单快捷、安装方便、具有较强的实用性；但是同时也有明显的缺点，由于粘弹性材料的自身属性导致其耗能能力受外界温度的影响比较明显[2]，当应变量较大时，粘弹性在发生作用的过程中会产生热量，将会呈现非线性变化，这将导致其耗能能力大打折扣。
粘弹性阻尼器在结构抗震中的应用研究
粘弹性阻尼器在结构抗震中的应用研究摘要：粘弹性阻尼器通过增加结构的阻尼，耗散结构的振动能量来达到减小结构反应的目的，由于造价较低，设计方便，施工简单，而且不会影响结构的系统稳定性，已成为结构工程中应用最广泛的控制装置。
本文介绍了粘弹性阻尼器的工作原理，分析了粘弹性阻尼器的计算模型，并建立了结构在地震作用下的运动方程，对安装了粘弹性阻尼器的框架结构进行了地震响应分析，通过安装粘弹性阻尼器前后结构动力特性以及地震响应的分析，可以得到，安装阻尼器装置之后，结构的抗震性能得到了提高，为工程应用提供了参考。
关键词：阻尼器框架抗震1 前言地震是一种随机震动，具有不确定性的特点。
传统的抗震设计方法在工程设计一开始就考虑好房屋形体、结构体系、刚度分布、能量输入、构件延性等方面的规律，辅以必要的计算和构造措施，依靠增强结构本身的抗震性能（强度、刚度、延性）来降低地震作用，由于目前尚不能精确估计地震灾害的强度和特性，按传统设计的结构不具备自调节能力，属于被动消极的抗震方法#。
1972年美籍华裔学者J.P.T.Yao（姚治平）提出了结构控制这一概念[1]，结构振动控制指采用某种技术使结构构件本身具有储存和消耗地震能量的能力，在动力荷载作用下的响应不超过某一限量，以满足工程安全性能要求。
2 结构振动控制理论结构控制技术中的结构耗能减震体系指在结构中的特殊部位设置阻尼器[2]，当结构遭遇轻微地震或风荷载时，阻尼器处于刚弹性状态，使得结构具有足够的侧向刚度来满足规范要求；当结构遭遇强震时，随着结构受力和变形的增大，阻尼器将首先进入非弹性变形阶段，在结构内部产生较大的阻尼耗散地震能量，使主体结构避免达到明显的非弹性阶段，从而减弱结构的地震反应来达到安全的目的。
阻尼器作为耗能控制的关键组成部分，在实际应用中主要有粘性阻尼器、摩擦耗能阻尼器、调谐阻尼器、金属阻尼器、电流变和磁流变阻尼器等六大类。
根据结构特性[3]，在建立建筑结构动力系统方程时，一般假设：（1）不考虑结构材料非线性和几何非线性对计算结果的影响；（2）不考虑基础与结构的相互作用；（3）地震时X, Y, Z方向的地震加速度相互独立。
软钢阻尼器的研究综述
地震作为众多自然灾害中的一种，由于其具有突然性和严重 破坏性的特点，给人类带来巨大的灾难。中国的地震活动主要分 布在台湾省、西 南 地 区、西 部 地 区、华 北 地 区 及 东 南 沿 海 地 区。 １９７６年中国唐山发生 ７．８级地震，２００８年四川汶川发生“５·１２” ８级地震，２０１３年四川雅安发生 ７．０级地震。地震造成的直接灾 害就是房屋和构 筑 物 的 破 坏，从 而 间 接 造 成 人 畜 的 伤 亡，在 唐 山 地震中，７０％ ～８０％的建筑物破坏倒塌，造成严重的人员伤亡，因
! "#$%"#&'()*+ Ｗｈｉｔｔａｋｅｒ等［３］于 １９８９年设计并研制出 Ｘ形加劲阻尼器，并 进行相关试验研究。试验结果表明 Ｘ形加劲阻尼器具有较强的 耗能能力和稳定的滞回性能，但存在不能消除竖向轴力影响的问 题。１９９３年 Ｔｓａｉ等［４］在 Ｗｈｉｔｔａｋｅｒ等人的基础上进行了改进，设 计并制作出三角形加劲阻尼器，进行低周反复荷载试验。结果表 明三角形加劲阻尼器消除了 Ｘ形加劲阻尼器存在的竖向轴力对 阻尼器影响的问 题，是 一 种 理 想 的 阻 尼 器 形 式。 近 年 来，陈 清 祥 对 Ｗｈｉｔｔａｋｅｒ等人提出的加劲阻尼器的基础上，设计并制作开孔式 制震板阻尼器（ＨＡＤＡＳ）［５］，在矩形钢板上开菱形孔，试验结果表 明在地震作用下钢板的每个截面同时屈服，达到材料用量和耗能 能力的良好优化设计。 １９９５年欧进萍等［６］对摩擦型和软钢屈服型（Ｘ钢板和三角钢 板）阻尼器进行了大量试验研究，包括静力反复加载和低周疲劳 试验，详细的对比 了 这 些 阻 尼 器 的 减 震 效 果，建 立 了 此 类 阻 尼 的 恢复力模型和参数计算方法。随后吴斌等［７］在此实验的基础上 分析其耗能机理，并 且 进 行 了 大 量 的 疲 劳 验 算，得 出 相 应 的 疲 劳 参 数，建 立 了 软 钢 阻 尼 器 的 弹 塑 性 应 力 分 析 方 法 及 疲 劳 设 计 准 则。１９９７年吴斌等［８］发现薄膜效应是钢板屈服阻尼中一个不可 忽略的因素，结合之前的研究成果，提出薄膜应力的计算方法，建 立疲劳验算准则。２００４年李冀龙、欧进萍［９，１０］基于软钢的 ＲＯ本 构关系和双线性本构关系，分别推导并建立了三角形和 Ｘ形钢板 阻尼器的阻尼力 模 型，将 得 到 的 阻 尼 力 模 型 与 试 验 数 据 对 比，验 证 了 阻 尼 力 模 型 的 正 确 性，在 误 差 允 许 范 围 内 可 应 用 于 实 际 工 程。２０１５王桂萱等 分 ［１１］ 别采用理想弹塑性模型、双线性随动强
阻尼器在结构抗震中的应用研究
阻尼器在结构抗震中的应用研究摘要：本文介绍了结构抗震控制理论及主要控制形式，阐述了粘弹性阻尼器的耗能减震原理和有限元计算算模型，并且运用Midas软件对一五层钢筋混凝土框架结构设置粘弹性阻尼器前后进行模拟分析，通过对其动力性能进行对比，对抗震性能进行了评估，为粘弹性阻尼器在结构抗震中的应用提供参考。
关键词：阻尼器;抗震; 控制Abstract: This paper introduces the structural seismic control theory and control form, elaborated the viscoelastic damper energy dissipation principle and finite element calculation model, and use Midas software to one five storey reinforced concrete frame structure with viscoelastic dampers and simulation analysis, based on its dynamic performance are compared, the seismic performance is evaluated, for viscoelastic dampers for seismic application provides the reference.Key words: damper; seismic; control1 前言地震是危及人民生命和财产的突发式自然灾害。
因此，结构控制在结构工程中的应用越来越重要。
结构振动控制（简称为结构控制）技术，是指通过采取一定的控制措施以减轻或抑制结构由于动力荷载所引起的反应[1]。
该技术在土木工程界广泛的应用和研究始于1972年美籍华裔学者Yao J.T.P（姚冶平）对结构控制这一概念的首次提出，通过在结构上设置一些耗能装置，由耗能材料的变形来增大结构阻尼达到消耗地震能量，减小主体结构地震反应。
阻尼器在消能减震结构中应用浅析
阻尼器在消能减震结构中应用浅析1 耗能减震结构体系的特点（1）结合动力学和能量进行研究，通过耗能装置增加了结构阻尼，耗散结构部分能量，有效控制结构响应；（2）在风荷载或者小震作用下，耗能减震装置并未进入塑性阶段，耗能减震装置只是相当于主体结构的普通支撑，能够对侧向变形进行有效的控制，结构主体依旧未发生塑性变形，处于弹性阶段。
（3）如果遭遇了中震或者大震，在主体结构发生塑性变形之前耗能减震装置就已经进入了塑性滞回耗能状态，大大减轻了主体结构的负担，分担了很大一部分输入主体结构的能量，在很大程度上保障了主体结构的安全，以达到耗能减震保护主体结构的目的。
2 耗能减震器的分类[1]不同的材料和不同的耗能机理以及相应的构造决定了不同的消能减震装置，经过数十载的发展，各式各样的耗能减震器如同雨后春笋一般出现。
按照材料和耗能机理进行分类：金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、电磁感应阻尼器；按受力形式进行分类：弯曲型耗能减震器、剪切型耗能减震器、扭转型耗能减震器、挤压型耗能减震器、弯剪型耗能减震器。
3 主要阻尼器的耗能原理及性能3.1 摩擦阻尼器摩擦阻尼器主要是依靠装置自身产生相对滑移变形，依靠相关结构之间的摩擦或者阻尼力实现对地震能量的消耗。
遭遇小震或者风荷载作用下，摩擦阻尼器并未开始工作模式，主要是依靠结构自身耗能能力来完成对能量的消耗。
而在遭遇中震或者大震的情况下，主体结构在发生较大变形之前阻尼器开始发挥作用，有效的控制地震响应，实现振动控制[2]。
摩擦阻尼器的机械组合方式、摩擦介质类型较多，但是减震耗能原理都是通过摩擦来实现能量的消耗，接触界面包括钢与钢、黄铜与钢等形式。
如下图所示，X 形支撑摩擦阻尼器构造示意图。
图1 X 形支撑摩擦阻尼器3.2 粘弹性阻尼器粘弹性阻尼器是由粘弹性材料以及约束钢板组成，其中所采用的粘弹性材料一般都是由弹性、粘性双重特性的高分子聚合物合成。
其消能减震主要是依靠粘弹性材料产生的剪切变形或拉压变形来实现的。
新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究共3篇
新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究共3篇新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究1新型金属阻尼器减震结构的试验及理论研究随着城市化进程的不断推进，建筑物的高度和体积不断增加，地震对建筑物的破坏也成为人们极为关注的问题。
在地震中，当地基和建筑物发生相对运动时，会产生巨大的能量和毁灭性的震动波，给建筑物和人民带来极大的伤害和损失。
因此，针对地震的减震技术和装置成为人们研究的热点。
其中，金属阻尼器因其自身具备的良好减震效果被广泛应用，在建筑物结构的地震减振方面起着重要的作用。
不同于传统的铅芯阻尼器，新型金属阻尼器的主要优点在于其具有更高的阻尼比和更广泛的可控性，可以为建筑物结构的地震减振提供更好的解决方案。
本文就对新型金属阻尼器的试验及理论研究进行分析和探讨，以期为建筑物的减震设计提供参考。
一、试验研究试验是新型金属阻尼器研究的核心内容之一，通过对金属阻尼器的试验研究可以获得其具体减振效果和性能指标。
下面我们分别从试验方案、试验装置和试验结果三个方面进行分析。
（一）试验方案实验方案的设计需要考虑到金属阻尼器的结构特点、试验目的和试验要求等因素。
针对新型金属阻尼器，试验方案的设计需要从以下几个方面进行考虑：1.试验材料的选择：试验所选用的金属材料需要具备良好的弹性、延展性和强度等性能，同时还需要考虑到成本和可操作性等因素。
2.试验样本的尺寸和形状：试验样本的尺寸和形状需要与实际使用情况相符合，可以通过模型缩放和现场测量等手段进行确定。
3.力学参数的测定：试验过程中需要测定的力学参数包括阻尼比、刚度、周期等，需要通过适当的装置和测试手段进行测定。
（二）试验装置试验装置需要满足试验方案的要求，并保证试验过程的稳定性、可重复性和数据准确性等因素。
针对新型金属阻尼器，试验装置的设计需要从以下几个方面进行考虑：1.试验台架的设计：试验台架需要保证试验样本的稳定性和可靠性，并且需要与样本的尺寸和形状相适应。
2.载荷装置的设计：载荷装置需要使用高精度的负荷传感器和测量仪器，确保加载过程的平稳和数据的准确性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一种， 在地震或风振时， 通过软钢发生塑性屈服滞回 变形而耗散输入结 构 中 的 能 量， 从而达到减震的目 的。由于软钢阻实 现， 自 1972 年 美 国 学 者 J・T・P・
［ ］ 各国学 者不断 地 Yao 1 提出结构振动控制概念以来，
器的双线性滞 回 模 型 （图 7 ） ， 并与试验结果进行比 较， 相 符 较 好。 1995 年， Tsai 等 人 给出了一种考 提出骨架平移 虑几何非线性的有 限 元 计 算 方 法， 计算结果与试验 数据吻合较好。 1996 年， 高梨晃一
［ 29］
］+
］ ， ［
s
］ 为主体结构的刚度矩阵， ［
・ 综
述・
软钢阻尼器耗能减震结构的研究与应用综述 !
章丛俊 李爱群 赵
南京
明
210096）
（东南大学 土木工程学院
摘
要：对软钢阻尼器消能减震结构进行了综述， 包 括 国 内 外 软 钢 阻 尼 器 研 究 与 应 用 状 况， 软钢阻尼器
耗能减震结构体系的分析与设计方法及 标 准 化 发 展， 并提出了软钢阻尼器耗能减震技术有待进一步研究的 若干问题。 关键词：软钢阻尼器 滞回曲线 耗能 减震 耗能减震结构体系
0
引
言
1
软钢阻尼器的研究和应用 软钢阻尼器是结构被动控制中耗能减震装置的
地震和风振作 用 相 当 于 能 量 的 输 入， 因此在强 震和大风作用下的 结 构 物 应 有 足 够 的 耗 能 能 力， 才 能够避免发生破坏。传统的抗震和抗风结构体系通 过结构及承重构件 的 损 坏 消 耗 能 量， 导致结构构件 出现不同程度的损 伤 甚 至 倒 塌， 这是不合理也是不 安全的。结构消能减震技术是一种新的主动的抗震 防灾技术， 在采用消能减震技术的结构体系中， 结构 的某些非承重构件被设计成具有较大耗能能力的特 殊元件— — —阻尼器， 小风小震时， 结构本身具有足够 的侧向刚度以满足使用要求， 结构处于弹性状态； 大 震大风时， 随着结构侧向变形的增大， 阻尼器率先进 入非弹性状态， 产生较大阻尼， 集中地耗散结构的地 震或风振能量， 迅速衰减结构的振动反应， 从而避免 或减小主体结构的损伤。而消能减震结构的实现主 要依赖于研制出简便实用的消能减震装置— — —阻尼 器， 目前国内外已研制出大量的阻尼器， 其中软钢阻 尼器具有稳定的滞回特性、 良好的低周疲劳特性、 不 受环境温度的影响 等 优 点， 使其在实际工程中的应 用前景极为广阔。
［ ］ ［ 4］ 并于 1980 年 Skinney 等人 3 提出 U 形钢板阻尼器，
最早将钢阻尼器应用于新西兰政府办公楼这一实际
［ 5］ 工程中。 1978 年 新 西 兰 的 Tyier 提出的锥形软钢
（编号： 。 59978009） ! 国家自然科学基金资助项目 第一作者： 章丛俊 师 男 1968 年 9 月 出 生 博士研究生 高级工程 一级注册结构工程师
e
］ 为阻尼器的
模型考虑了软钢的耐疲劳性能 （图 8） 。
"］ 等效水平刚度矩阵； ［ 为耗能减震结构体系的阻尼 " ］=［ s ］+［ e ］ ， ［ s］ 为主体结构 矩阵， 可分解为 ［
的阻尼矩阵， ［
e
］ 为阻尼器的等效阻尼矩阵。
方程 （1） 是一非 线 性 方 程。 由 于 第 一 和 第 二 水 准下， 结构体系尚处于弹性状态， 为简化地震反应分 析， 可对其进行等 效 线 性 化 后 按 现 行 规 范 的 振 型 分 解法求解。但在实 际 结 构 设 计 时 需 考 虑 大 阻 尼、 长 周期对设计反应谱的影响， 并予以修正。
［ 6］
力低、 耗能量有限的缺点， 又加以改进提出双环软钢 耗能器和加劲 圆 环 耗 能 器 （图 4 ） ， 并分别进行了试 验研究。 2003 年 中 国 地 震 局 力 学 所 的 邢 书 涛 等
［ 21］ 人 将矩形 钢 板 阻 尼 器 改 进 为 中 空 菱 形 钢 板 阻 尼
。 1981 年 美 国 的 Stiemer 等 人
［ ， ］ 1989 年， Whittaker 等 人 23 24 利 用 弹 塑 性 应 力 -
一阶段， 在小震或风载作用下， 主体结构及耗能减震 装置处于弹性状态， 可以提供足够的附加刚度使耗 能减震体系满足第一和第二水准要求； 第二阶段， 在 强烈地震下， 耗能 装 置 通 过 往 复 滞 回 变 形 消 耗 输 入 结构体系的能量， 使主体结构避免进入明显的非弹 性状态从而实现第三水准的要求。 !"# 基于等价线性化的振型分解法 耗能减震结构体系的运动方程为：
图7 双线性模型
!"!
时程分析法 只有当等效阻 尼 比 不 是 特 别 大 时， 采用前述的
基于等价线性化的振型分解法才能保证良好的精确 度， 当主体结构进 入 弹 塑 性 阶 段 或 阻 尼 器 非 均 匀 布 置时， 必须采用时 程 分 析 法 对 消 能 减 震 结 构 体 系 进 行地震反应分析计 算， 其力学模型可采用层间模型 或杆系模型， 耗能 减 震 结 构 体 系 可 分 解 为 主 体 结 构 和耗能系统两部分， 其计算模型可分别由两者的恢
［ 16］ 瑞孝 考虑到加 劲 阻 尼 装 置 的 X 形 和 三 角 形 钢 板
排列过于紧密， 提 出 改 进 型 加 劲 阻 尼 装 置。 1996 年
［ 17］ 提出组合钢板耗能器来解决钢板耗 欧进萍等人
图6
极低屈服点软钢阻尼器
能器 的 平 面 外 稳 定 及 薄 膜 效 应 问 题 （ 图 3） 。 1997 年， 哈尔滨 工 业 大 学 的 周 云、 刘季
［ 13 ， 14］ ， 从 而 获 得 丰 满 的 滞 回 曲 线。 该 阻 尼 器 下屈曲
低屈服点软钢 阻 尼 器 （图 6 ） ， 并进行了室外足尺拟 动力试验。但我国软钢阻尼器实际应用较少。
具有方便耐用、 滞回耗能性能良好的特点， 逐渐得到 工程界的广泛认 可。 至 今 为 止， 国外采用软钢阻尼 器建筑已超过百幢， 以结构控制技术应用发展较快 的国家如美国、 日 本、 加 拿 大、 新 西 兰、 墨 西 哥 为 主， 意大利、 法国、 俄罗 斯、 新加坡等国家也在实际工程 中积极地应用。
［ 26 ， 27］
"］ "］ ［! ］ ｛ ｝+［ ｛ ｝+［ ｛ ｝ = -［! ］ ｛ ｝g
（1） 式中， ［! ］ 为耗能减震体系的质 量 矩 阵； ［" ］ 为耗能 减震结构体 系 的 刚 度 矩 阵， 可分解为 ［" ］=［ ［
e s
的双表面模型
， 推导出 X 形和三角形钢板阻尼
［ 28］
［ 22］ 提出了极 哈尔滨工业大学的李玉顺等人 2004 年，
等人和 TSai 等人
［ 11 ， 12］
研究 开 发
的， 是目前应用 较 多 的 软 钢 阻 尼 器。 美 国 旧 金 山 的 两幢和墨西哥 的 三 幢 结 构 成 功 地 采 用 了 XADAS 进 行抗震加固。值得 提 出 的 是： 日本和美国新近出现 的抑制屈曲支 撑 软 钢 阻 尼 器 （ 图 2） ， 在其内核钢支 撑和外包层 （钢管、 钢 筋 混 凝 土 或 钢 管 混 凝 土） 之间 形成无粘结滑移界 面， 防止内核钢支撑在压力作用
［ 18 - 20］
!"#
软钢阻尼器的理论研究 尽管软钢阻尼 器 的 几 何 形 状 多 种 多 样， 但都是
研制出了软
钢圆环耗能器， 随后为避免耗能器初始刚度和屈服 18
通过软钢发生塑性 屈 服 滞 回 变 形 而 耗 散 能 量， 因此
工业建筑 2006 年第 36 卷第 9 期
软钢阻尼器耗能减震能力的大小主要取决于其塑性 变形能力的大小和 耐 疲 劳 性 能， 即滞回曲线是否丰 满， 这样从理论上研 究 符 合 实 际 情 况 的 阻 尼 力 - 位 移滞回模型成为关键。
图3 组合钢板耗能器
图4
双环软钢、 加劲圆环耗能器
图1
两种软钢阻尼器
图5
中空菱形钢板阻尼器
1 - 方钢管； 2 - 无粘结材料； 3 - 内核钢支撑； 4 - 填充料 图2 抑制屈曲支撑软钢阻尼器
［ 15］ 我国自 1980 年王光远院士 提出了高耸结构
风振控制开始， 已有越来越多的学者投入到软钢阻 尼器的研究和开 发 中， 1995 年 台 湾 学 者 高 健 章 和 叶
图8 骨架平移模型
复力模型叠加而成。 根据耗能减震结构体系的运动方程 （1） ， 将软钢 阻尼器所引起的随时间变化的刚度和阻尼增加到原 结构 中， 通 过 采 用 线 性 加 速 度 法、 wilson! 法等对动 力微分方程求解， 可得到整个地震时耗能减震结构 体系在任意时刻的 结 构 地 震 响 应 （位 移、 速 度、 加速 度和内力等） ， 若不 满 足 规 范 的 要 求， 则需要重新调 整或选择耗能装置直到满足要求。 !"$ 能量分析法 能量分析法的思想是在地震过程中输入耗能减 震结构体 系 的 能 量 必 须 与 结 构 体 系 内 部 能 量 的 存 储、 转换和消能相平衡， 即：
210096）
Abstract ：It is summarized that the passive energy dissipation systems of miid steei damper， inciuding the studies and appiications of the new technigues both at home and abroad； the performance， design methods and codes of structure systems with energy dissipaters . Some probiems to be further studied are presented . Keywords ：miid steei damper dissipation hysteretic curve energy dissipation seismic reduction structure systems with energy