高层建筑向着高度更高、体型更大、结构更复杂、建筑更艺术更美的方向发展。在美观和使用功能要求,结构复杂程度增高,建筑高度不断增长,出现了很多新的结构形式和多种形式的复杂组合,给结构工程师带来了新的挑战。为了追求结构与建筑和使用要求的协调,更需要一种安全、经济、可行的措施来实现。金属阻尼器减震是给主体结构附加子结构,消耗传入结构的地震能的减振方法。在能上来说,地震作用下传给结构的能是一个定值,利用消能减震装置耗散掉大多能,从而减少主体结构消耗能,使结构振动反应降低。从动力学来说,消能减震装置的作用是给结构提供了附加阻尼,使结构振动反应降低。
消能减振技术拥有诸多点,减振效果好、构造简单、适用范围广、维护方使等等。它引起越来越多的国内外学者的关注,有研究表明,消能减震装置甚至可以耗散输入结构总能的90%以上。木节介绍目前工程中常用的几类金属阻尼器。
金属阻尼器利用金属材料进入屈服后塑性耗散振动能,可列为内摩擦阻尼器,其机理从微观角度讲属于位错微力学范畴金属阻尼器本构关系与金属材料的塑性性能密切相关,其材料决定所有金属阻尼器有统一的微观模型,也即对于某一种金属,一旦选定了材料弹塑性模型,该金属阻尼器的微观模型即可确定。
金属阻尼器设计一般要考虑使用和安全两阶段的工作特性。结构遇风振或小震作用时,金属阻尼器为弹性工作,不起耗能作用,此工况下金属阻尼器能够对原结构提供刚度补强作用;结构在大震作用下,金属阻尼器发生塑性变形耗散地震输入结构振动能,保护主结构。金属铅刚度小、损耗因子大、耗能效果好,目前该类阻尼器在基础隔震结构中应用较多。无粘结耗能支撑通过内芯柱屈服耗能、外筒柱限制失稳的合理组合体现出金属阻尼器耗能和补强的双重作用。
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