结构工程中的应用现状及发展前景浅析

阻尼器在结构工程中的应用现状及发展前景浅析

冀鸿飞，王泽云，吴康振

（西华大学建筑与土木工程学院，四川成都６１００３９）

摘要：阻尼器在结构工程上的应用已经跨入了一个新的里程碑，现在土木工程界人员几乎无一例外的认识到阻尼器的重要性，并尝试在新建和需要加固的结构上应用阻尼器。本文概括的介绍了阻尼器的一些基本知识和在我国现阶段发展情况及未来发展展望。

关键词：阻尼器；结构工程；用途；种类；市场前景中图分类号：ＴＵ３２—０２

文献标识码：Ｂ

文章编号：１６７２—４０１ｌ（２０１１）０２—００１１一０２

Ｏ前言

２０世纪，特别是近２０～３０年，人们对建筑结构的抗振能力的提高已经做了巨大的努力，取得了显著的成果。这一成果中最引以为自豪的是“结构的保护系统”。人们跳出了传统增强梁、柱、墙提高抗振动的能力的观念，结合结构的动力性能，利用减震、隔震和吸能、耗能系统等装置，巧妙的避免或减少了地震、风力的破坏。例如基础隔震（ＢａｓｅＩｓｏｌａｔｉｏｎ），阻尼器（玖珊ｐｅｒ）吸能，耗能系统，高层建筑屋顶上的质鼍共振阻尼系统（ＴＭＤ）和主动控制（ＡｃｔｉｖｅＣｏｎｔｍｌ）减震体系都是已经走向了工程实际应用。有的已经成为减少振动不可少的保护措施。特别是对于难于预料、破坏机理还不十分清楚的多维振动，这些结构的保护系统就显得更加蓖要。

这些结构保护系统中争议最少．有益无害的系统要属利用阻尼器来吸收这难予预料的地震能量。利用阻尼来吸能减震，最初应用于航天航空，军工，枪炮，汽车等行业中。从２０世纪７０年代后，国外开始逐步地把这砦技术转用到建筑、桥梁、铁路等工程中，其发展十分迅速。到２０世纪末，全世界已有近１００多个结构工程运用了阻尼器来吸能减震。可是国内却刚刚起步，工程的应用也在不断的探索。

１

目前国内阻尼器的种类

１．１金属阻尼器

１．１．１

Ｃ型钢阻尼器

Ｃ型钢阻尼器为金属阻尼器的一种，通过特殊金属型材变形吸收地震能培，起到阻尼器的效果。

圈ｌ

Ｃ型铜阻尼器

万方数据

１．１．２

Ｅ型钢阻尼器

Ｅ型钢阻尼器为金属阻尼器的一种，通过特殊金属型材变形吸收地震能量．起到阻尼器的效果。

阻尼力：５００—ｌＯ

０００ｋＮ

阻尼位移：１００—５００咖

圈２

Ｅ型钢阻尼嚣

１．２粘滞阻尼器、速度锁定器

粘滞阻尼器、速度锁定器在外形上一致，内部结构存在一定的差异，粘滞阻尼器主要功能是消能减震，速度锁定器的主要作用是提供锁定力。

１．２．１粘滞阻尼器

粘滞阻尼器采用内填硅油的油缸式结构，通过活塞的往复运动带动内部硅油的流动，进而产生阻＾三效果。粘滞阻尼器町以应用于桥梁、高层建筑等结构上，安装方式灵活。

１．２．２速度锁定器

速度锁定器为速度相关型的锁定装置，在正常情况下，锁定装置（ＬｕＤ）几乎不发挥作用，允许梁体转角及温差变形引起的水平佗移，在制动力、风载或地震衙载作用下，ＬｕＤ便会自动锁定桥墩的滑动支座，产生只有固定连接的过渡，旁边的甚至所有的桥墩都能分担负载，能极大减少每个桥墩卜的负载。这样使得结构由正常状况下的一个固定墩变成两个或更多的同定墩，将上部结构的荷载有效的分布到多个墩子上去，使得结构的受力更均匀，性能更稳定，且能有效降低工程造价（速度锁定器很形象的比喻就是如同我们汽车摩ｆ寺七的安令带）．

图３速度锁定器图４速度锁定器在桥梁上的应用

１．３抗拉拔装置

抗拉拔装鼍应用于桥梁及建筑结构中，具有竖向限位的功能，可有效抵抗结构偏载或紧向地震等因素对结构的影响。抗拉拔装置也可与支座结合在一起，形成抗拉拔支

座。抗拉拔支座有球支也有盆支，根据客户要求进行设计，

一般情况下建议需焊接的采取球支（如钢结构建筑），不需焊接的可采取盆支（如桥梁混凝土结构），同型号盆支价格相对球支要低１５％左右。

２应用案例

江阴长江大桥。江阴长江公路大桥是我国建成的第一座千米级大型悬索桥，该桥位于长江三角洲地段中部，中跨跨径ｌ

３８５

６０００５５００５０００４５００４０００３５００３０００２５００２０００

．Ｅ：：ｊ■７

．・—＝—，。

Ｚ／’／

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２００３年２００４年２００５年２００６年２００７年２００８年２００９年

Ｅ五圈

一一

．

’

ｍ，矢跨比ｌ／ｌＯ．５，主缆中心距３２．５ｍ，吊索

９５００

９０（】ｆ）８５００８０００

７５００７０（）（）６５００

圈７国内阻尼器产销量对比

间距１６ｍ，桥塔采用钢筋混凝土门式塔，主梁为扁平闭口流线型钢箱梁。

该桥自１９９９年建成运营几年后，发现主跨两端的伸缩缝在横桥向和纵桥向的变形不均匀，伸缩缝工作状况不正常。经实测，主梁最大纵向摆动速度和摆动加速度分别为

２．６７

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ｍｍ／８，和２４．２ｍｍ／ｓ２，梁在支座处的横向摆动速度和

ｍⅡ∥ｓ２。

６０００

５５（）ｏ５０（）０

２００３年２００４年２（）（）５年２００６年２００７年２００８年２００９年

横向摆动加速度最大值分别为０．２２５ｍｒｎ／ｓ和０．０１８

通过对伞桥进行的各个工况下的动力分析和比较，在主梁两端伸缩缝处设置４个液体粘滞阻尼器财大桥动力位移进行控制以改善大桥动力性能，表为经过计算分析最终确定的单个阻尼器技术参数大桥所采用的阻尼器冲程达ｌ

０００

６００５００４００

３００

Ｅ五三困

圈８中国阻尼器市场供需平衡分析

ｍｍ，是目前世界卜行程最长的大捌阻尼器之一。表ｌ通过加装阻尼器后对伞桥动力数值分析表明，液体粘

给出了江阴长江大桥单个阻尼器的详细参数。

滞阻尼器使用使得该桥在车辆振动条件下位移减少８７％，风振位移响应减少５ｌ％，地震位移响应减少５６％。这是我国第一次对一座大桥采用阻尼器进行加固改造，对于我国桥梁上安装液体粘滞阻尼器具有重要的意义。

表ｌ

编号

ｌ

２００

１００

Ｏ

叵歪堕夏珂

２００３—２００９年行业企业数量增长情况（单位：个）

圈９

江阴长江大桥所用阻尼器参数

参数阻尼力／ｋＮ安全系数最大冲稗／ｍｍ速度指数ａ

阻尼系数ｃ／（ｋＮ／（ｍ／ｓ）ｏ’）

数值

１０００１．５±１００００．３

１５２２

图７表明产量大于销最，但是产（销）量逐年上升。图８表明需求最大于产量，逐渐进入产需平衡期。图９表明企业的数量逐年的上升。

图８和图９解释ｒ图７的矛盾（产量大于销量却也逐年上升，仍旧大于销鼍）。

图９的增幅线｝兑明了企业的数量逐渐进入饱和期，同表３相呼应。

从以上图表上得出：

（１）企业的数量在不断增加；

（２）行业的平均利润处于亏损状态，利润量却是逐年上升；

（３）需求量大于供给量使得销售量不断上升。

经过分析比对阻尼器行业处于成长的中后期，其有着可观的发展前景。

２３

４

５

４结束语

田５江阴长江大桥使用的阻尼嚣

随着我国基础建设的加强，大型公共建筑和桥梁的飞速发展，阻尼器在我国土木工程界的发展很快，还将有更大的发展卒间。在我国，阻尼器的基础研究与其大最的使用比起来就显得不足。许多问题有待我们去改进和提高。首先，我国缺少相应完善的设计规范和阻尼器验收规程；其次，测试手段和测试规程还达不到阻尼器的质鼍要求。随着我国的经济发展及基础设施建设力度的加大，阻尼器无论在技术还是在经济上都会有广阔的发展空间。

参考文献：

３阻尼器的市场前景

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惭羹

万方数据

．／１／ｌ／—＼

／／＼卅

、、、～

销售曲型

利润曲线

［ＩＤ：６４０２］

耋时

［１］［２］［３］

美国泰勒公司技术发展及研究［Ｒ］．

赵君黎，李贞新，邬都．阻尼器在我国长大桥梁建设中的应用简介［Ｊ］．公路，２００９，（５）．意大利ｎＰ抗震产品性能［Ｒ】．

圈６阻尼器产品所处行业生命周期曲线图

阻尼器在结构工程中的应用现状及发展前景浅析

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

冀鸿飞， 王泽云， 吴康振

西华大学建筑与土木工程学院,四川成都,610039四川建材

SICHUAN BUILDING MATERIALS2011,37(2)

参考文献(3条)

1. 意大利FIP抗震产品性能

2. 赵君黎;李贞新;邬都 阻尼器在我国长大桥梁建设中的应用简介 2009(05)3. 美国泰勒公司技术发展及研究

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