裝配式施工知識分享：消能減震技術(shù)應(yīng)用綜述

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1 基礎(chǔ)隔振技術(shù)

1.1 液壓質(zhì)量(HMS)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)使用適用范圍是底層柔性建筑，底層柔性建筑雖然能滿足底層大空間的要求，但由于在地展中，柔性底層往往變形過大而導致結(jié)構(gòu)破壞，其抗震性能較差，因此，提出采用結(jié)構(gòu)控制的方法來改善此類建筑的抗震性能。HMS系統(tǒng)主要由液壓缸、活塞和管路等組成，其安裝在單層框架上，見圖1。由圖1可知，當框架受地面運動而產(chǎn)生振動時，由活塞推動液體，使管路中的液體和質(zhì)量塊隨之振動，由于框架的一部分振動能里傳遞給了液體和質(zhì)塊，從而減小了框架結(jié)構(gòu)的振動。HMS系統(tǒng)中液體的壓縮性必須考慮，并建立了考慮液體壓縮性的HMS系統(tǒng)的“彈性”計算分析模型，由“彈性”模型可得到結(jié)構(gòu)和HMS系統(tǒng)組成的控制抗震建筑新體系。

1.2 疊層橡膠支座基礎(chǔ)隔震。疊層橡膠支座基礎(chǔ)隔震建筑地震反應(yīng)分析的常用力學模型有層間剪切模型、層間剪彎模型、層間扭轉(zhuǎn)模型及空間桿系模型等，其中應(yīng)用最多的是層間剪切模型。當利用層間剪切模型分析基礎(chǔ)隔震建筑的動力響應(yīng)時，首先需要將柔性隔震層的復(fù)雜滯回特性簡化為可用于數(shù)值分析的恢復(fù)力模型。

2 結(jié)構(gòu)的消能減震技術(shù)

2.1 摩擦阻尼器。摩擦耗能器是一種耗能性能良好、構(gòu)造簡單、造價低、制作方便的減振裝置。普通摩擦耗能器其構(gòu)造如圖2所示，通過開有狹長槽孔的中間鋼板相對于上下兩塊銅墊板的摩擦運動而耗能，調(diào)整螺栓的緊固力可改變滑動摩擦力的大小。試驗結(jié)果表明:滑動摩擦力與螺栓的緊固力成正比;其最大靜摩擦力和滑動摩擦力相差較小，但滑動摩擦力的衰減較大，達到30%，其原因是由螺栓松動引起的;滯回曲線表現(xiàn)出良好的剛塑性性能。

由摩擦滑動節(jié)點和4根鏈桿組成，摩擦滑動節(jié)點由鋼板通過高強螺栓連接而成，耗能器的起滑力由節(jié)點板間的摩擦力控制，可在鋼板之間夾設(shè)摩擦材料或是對接觸面做處理來調(diào)節(jié)摩擦系數(shù)，通過松緊節(jié)點栓來調(diào)節(jié)鋼板間的摩擦力，四周的鏈桿起連接和協(xié)調(diào)變形的作用。當支撐外力不能克服最大靜摩擦力時，耗能器不產(chǎn)生滑動;當外力能夠克服最大靜摩擦力時，耗能器產(chǎn)生滑動并通過摩擦做功耗能。試驗結(jié)果表明:Pall摩擦耗能器的工作性能穩(wěn)定，耗能能力強。

2.2 軟鋼阻尼器。軟鋼阻尼器是結(jié)構(gòu)被動控制中耗能減震裝置的一種，在地震或風振時，通過軟鋼發(fā)生塑性屈服滯回變形而耗散輸入結(jié)構(gòu)中的能量，從而達到減震的目的。在其內(nèi)核鋼支撐和外包層(鋼管、鋼筋混凝土或鋼管混凝土)之間形成無粘結(jié)滑移界面，防止內(nèi)核鋼支撐在壓力作用下屈曲，從而獲得豐滿的滯回曲線。該阻尼器具有方便耐用、滯回耗能性能良好的特點，逐漸得到工程界的廣泛認可。

2.3 鉛阻尼器。鉛橡膠復(fù)合阻尼器的構(gòu)造主要是由薄鋼板、橡膠、鉛、擠壓頭、連接板及保護層所組成。薄鋼板、橡膠、連接板中央預(yù)先留有圓孔，并通過高溫高壓硫化為一體，鉛在硫化后通過擠壓灌入預(yù)留孔中。薄鋼板可經(jīng)特殊處理以提高阻尼力和屈服后剛度。

2.4 粘彈性阻尼器[2]。粘彈性阻尼器的消能減震結(jié)構(gòu)在工程抗震中發(fā)揮著重要的作用。由于附加阻尼的加入，結(jié)構(gòu)體系總阻尼不再滿足正則模態(tài)的正交性，使得所涉及到的運動方程是相互耦合的，因此無法通過求解一般動力方程的方法得到解析解。Foss最先提出了復(fù)模態(tài)分析方法的理論，通過將原來耦合的方程作一次Foss變換，得到解耦的運動方程，從而可求得結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)。運用復(fù)模態(tài)理論將基礎(chǔ)隔振結(jié)構(gòu)運動方程解耦，分析了在地震作用下的反應(yīng)。

2.5 調(diào)諧液體阻尼器(Tuned Liquid Damper，TLD)。調(diào)諧液體阻尼器(TLD)[3]是一種主要用于高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)振動控制的水箱，它利用結(jié)構(gòu)上固定容器中液體的慣性和黏性耗能減小結(jié)構(gòu)的振動，是一種被動控制裝置。筆者利用TLD對高層建筑地震反應(yīng)進行了振動控制研究。要使得TLD發(fā)揮比較好的減振效果，就必須使水箱中的水盡可能地晃動起來，要求水箱中水的晃蕩頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率相等，效果最佳。

2.6 調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned Mass Damper縮寫TMD)。TMD是一種簡單、便于安裝、易于維修和更換的控制結(jié)構(gòu)裝置。理論分析研究表明對于一般多層房屋建筑，在地震激勵下，結(jié)構(gòu)相對于地面的最大位移發(fā)生在頂層。同時，研究結(jié)果還表明:TMD的阻尼比在(0.05~0.1)范圍內(nèi)，減振效果好，但超過0.2時，減振效果不明顯;TMD質(zhì)量比小于0.01時，減振效果不明顯，隨著TMD質(zhì)量比的增大，控制效果越來越好，但u大于某一值時(超過3%)，此時減振效果不明顯;TMD的頻率與原結(jié)構(gòu)的頻率比在0.95左右時控制效果較佳。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點都是傳統(tǒng)建筑無法比擬的。以上內(nèi)容就是“裝配式施工知識分享：消能減震技術(shù)應(yīng)用綜述”，更多精彩內(nèi)容可繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校!點擊下方免費下載，可領(lǐng)取裝配式精華考點/課程講義。