消能减震技术的应用与发展

张增强 杨萍

摘 要 目前地震災害仍然是首要解决的问题，当今推广的消能减震技术已发挥重要作用，本文对减震技术进行说明和总结，以及应用状况。消能减震结构已得到较好的应用，但对于其位置优化和在罕见地震下的应用还在进一步研究。

关键词 消能减震 地震 优化

中图分类号：TU352 文献标识码：A

0引言

当今世界，地震仍然是破坏力强、范围广的自然灾害，地震发生时所产生的房屋倒塌，人员伤亡，给社会造成巨大的经济损失。而传统的抗震方式就是在建筑结构中人为设置薄弱环节，在地震发生时使其吸收地震能量按照设计人员的设计使次要部位发生破坏，而保护结构的主体部位不发生倒塌。虽然使建筑物在大震中免于倒塌，极大的保障了人民的生命安全，但是难以有效控制结构的破坏程度和经济损失。近年来提出的消能减震方案，与传统的方案相比减震结构更加安全。

1消能减震概况

消能减震结构中附加的耗能元件为消能器，而附加消能器耗能机理不同，则将其分为速度相关型和位移相关型阻尼器两大类消能器，黏滞阻尼器是根据黏性液体在活塞中或平板中流动时产生黏滞阻力制成的无刚度、速度相关型阻尼器。这种阻尼器在较宽的频率范围内都表现出稳定的阻尼特性，而且对环境温度的不敏感性及良好的耐久性等优点，因而被广泛应用于工程结构消能减震项目中，黏弹性阻尼器是由黏弹性材料和钢板硫化而成的，通过黏弹性材料的剪切或拉压来耗散能量的被动减震装置。

2消能减震技术的应用与发展

随着消能减震技术的快速发展，特别是消能减震技术的出现，钢筋混凝土框架结构不再受到场地地震烈度的限制，应用地区和范围也越来越广。特别是粘滞阻尼器的研究，减震层布置位置和布置形式的研究。

减震加固技术研究在国外在消能减震方面起步较早，Taylor公司最先研究黏滞阻尼器，并将其推广使用。美国和日本起步较早，其次是加拿大。对粘弹性阻尼器国外学者做了大量的理论和试验研究，我国在这方面的研究起步相对较晚，随着研究的深入，在实际工程中的应用也逐渐增多。

叶正强等在2001年总结分析了多类型的黏滞阻尼器及其相应的耗能机理。而后开发了双出杆黏滞阻尼器。黏滞阻尼器本身没有刚度，在耗能的同时只能提供附加阻尼。林绍明于2013年利用有限元分析软件，用非线性时程分析计算了设有黏滞减震层的高层建筑结构。其研究表明：在结构中设置一减震层，布置在中部时，结构的顶层位移降低较为明显，若在上层，底层剪力则降低明显。燕乐纬等人提出了基于遗传算法关于黏滞阻尼器在高层结构布置方法，但这种方法只是适用于多发地震并没有在罕遇地震或者近场脉冲地震下的。对于阻尼器布置只考虑了层间位移的影响，而没有列举其他因素如层间剪力的影响来优化布置。黏滞阻尼器优化目标主要集中在通过优化减小结构在地震作用下的反应，并没有考虑长期的经济效应。新西兰的 A.M. Puthanpurayil 等则提出了一种复合目标优化方法，该方法同时考虑了初始成本与总体预期损失。

国内具有代表性消能减震应用实例，江苏省的百年财富中心其中采用的是筒式黏滞消能器如北京饭店、北京火车站、北京展览馆等。这些工程实例可以得出，消能减震器的结构形式灵活、损伤部位可控、性能稳定等优点，所以在国内外市场都有较大的潜力，而减震结构的布置可以直接影响到减震结构的抗震能力。针对粘弹性阻尼器的理论和数值分析方面的研究较少，且几乎没有涉及到减震结构设计初期如何设定阻尼器布置方式以及投放量的棘手问题。

3结语

虽然目前消能减震技术的发展和应用已经取得了较大进展，但仍有许多问题需要讨论和研究： 同时如何针对结构类型合理选择阻尼器类型、阻尼器参数、阻尼器布置位置以实现震效果优化还需更多更深入的探讨。在关于黏滞阻尼器的减震性能方面需要设置性能目标和目标水准，评价阻尼器的减震性能。对黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器的组合优化位置也需要进行探讨和研究。

参考文献

[1] 张红，左娅菲.地震灾害对区域经济发展的影响及对策研究[J].对策与战略2015（02）：145-146.

[2] 叶正强，李爱群，程文镶，等.采用黏滞流体阻尼器的工程结构减振设计研究[J].建筑结构学报，2001（04）：61-66.

[3] 林绍明，周云，邓雪松.带黏滞减震层高层结构的优化分析[J].土木工程学 报，2013，10（46）：71-81.

[4] 燕乐纬，陈洋洋，周云.基于数字序列编码遗传算法的高层结构黏滞阻尼器优化布置[J].振动与冲击，2015，34（03）：101-107.

[5] Puthanpurayil，A.M&O.Lavan.;&R.P.Dhakal; .Multi-objective loss optimization of seismic retrofitting of moment resisting frames using viscous dampers[C].16th World Conference on Earthquake Engineering.Santiago，1321.