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粘滯阻尼器工作原理

粘滯阻尼器（墻）是根據(jù)流體運動，特別是當流體通過節(jié)流孔或在封閉空間中進行相對運動時與壁缸或壁筒產(chǎn)生相互作用，將流體運動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而耗散地震輸入的能量。這種因流體運動將動能轉(zhuǎn)化為熱能所產(chǎn)生粘滯阻尼的耗能裝置，即被稱之為粘滯阻尼器，又稱之為速度型阻尼器，其阻尼力的大小與流體運動的速率密切相關(guān)，速度越大，阻尼力越大，速度為0時，阻尼力為0，是一種剛度無關(guān)、速度相關(guān)的阻尼器。

粘滯阻尼器是根據(jù)流體運動，特別是當流體通過節(jié)流孔時會產(chǎn)生粘滯阻力的原理而制成的，是一種與剛度、速度相關(guān)型阻尼器。一般由油缸、活塞、活塞桿、襯套、介質(zhì)、銷頭等部分組成，活塞可以在油缸內(nèi)作往復(fù)運動，活塞上設(shè)有阻尼結(jié)構(gòu)，油缸內(nèi)裝滿流體阻尼介質(zhì)。當外部激勵（地震或風振）傳遞到結(jié)構(gòu)中時，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形并帶動阻尼器運動。在活塞兩端形成壓力差，介質(zhì)從阻尼結(jié)構(gòu)中通過，從而產(chǎn)生阻尼力并實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)變（機械能轉(zhuǎn)化為熱能），達到減小結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)的目的。

阻尼是結(jié)構(gòu)振動衰減的根本原因，但由于實際結(jié)構(gòu)中的阻尼復(fù)雜特性使得并不能精準定位阻尼，故在結(jié)構(gòu)分析中一般認為結(jié)構(gòu)阻尼為線性粘滯阻尼，也即是認為阻尼力與速度成正比，且假定結(jié)構(gòu)中設(shè)置粘滯阻尼器后所附加給結(jié)構(gòu)的阻尼與結(jié)構(gòu)本身的阻尼基本一致。

粘滯阻尼器以其優(yōu)異的抗風、抗震（振）能力和經(jīng)濟性，近年來在工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：民用建筑（如住宅、辦公樓、商場等多層高層及大跨建筑結(jié)構(gòu)）、生命線工程（如醫(yī)院、學校、城市功能建筑）、工業(yè)建筑（如廠房、塔架、設(shè)備減振）、橋梁（人行橋、高架路橋）、軍工行業(yè)等。

粘滯阻尼器構(gòu)造組成

粘滯阻尼器，是應(yīng)用粘性介質(zhì)和阻尼器結(jié)構(gòu)部件的相互作用產(chǎn)生阻尼力的原理設(shè)計、制作的一種被動速度相關(guān)型阻尼器，一般由缸筒、活塞、阻尼孔、阻尼介質(zhì)（粘滯流體）和導桿等部分組成。當工程結(jié)構(gòu)因振動而發(fā)生變形時，安裝在結(jié)構(gòu)中的粘滯阻尼器的活塞和缸筒之間發(fā)生相對運動，由于活塞前后的壓力差使粘滯流體從阻尼孔中通過，從而產(chǎn)生阻尼力，耗散外界輸入結(jié)構(gòu)的振動能量，達到減輕結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的目的。阻尼介質(zhì)為硅油，該介質(zhì)具有粘溫系數(shù)小、極低和極高溫度下（-50℃~+250℃）性能穩(wěn)定、抗輻射性能好的優(yōu)點，同時具有優(yōu)良的電氣絕緣性能和優(yōu)良的抗臭氧、耐電暈、憎水防潮性能。

粘滯阻尼器的發(fā)展經(jīng)歷了三代的發(fā)展：第一代使用的是高粘度阻尼介質(zhì)，因受溫度影響較大阻尼特性不穩(wěn)定、且易疲勞，故產(chǎn)品性能較差；第二代使用了低粘度阻尼介質(zhì)和溢流閥，相對一代比較穩(wěn)定，但溢流閥易受到破壞，該代產(chǎn)品基本上在國內(nèi)發(fā)展及應(yīng)用不多。第三代產(chǎn)品采用了低粘度阻尼介質(zhì)，沒有溢流閥且采用的是小孔射流技術(shù)，很好地克服了前兩代產(chǎn)品的缺點，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，阻尼特性好。

粘滯阻尼器特點

粘滯阻尼器的特點主要有以下幾點：

1）具有長久的發(fā)展歷史，使用性及可行性好，耗能能力強；

2）應(yīng)用領(lǐng)域范圍廣，可用于軍事、機械、建筑結(jié)構(gòu)的抗震及抗風；

3）維修方便、可更換（規(guī)范最低要求設(shè)計使用年限30年，本公司產(chǎn)品承諾保修50年，與主體結(jié)構(gòu)同壽命）；

4）是速度相關(guān)型的消能器，不增加附加剛度，對原結(jié)構(gòu)動力特性影響?。?/span>

5）構(gòu)造連接簡單、可靠、美觀大方；

6）減小上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)，不僅減小位移，還減小加速度；

7）從小位移到大位移各個階段均能有效發(fā)揮作用。

8）阻尼器出力與結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)有相位差，位移最小時，力最大，位移最大時，力最小。

粘滯阻尼器適用范圍及驗收標準

（1）適用范圍：

適用于各種民用建筑及工業(yè)建筑，包括新建工程和既有建筑的加固改建；尤其加固改建工程可以在原有建筑改動最小的的情況下滿足改造要求，對于縮短工期和造價方面有明顯的優(yōu)勢。

（2）驗收標準：

檢驗批劃分具體可參見《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》（JGJ297-2013）第5.6.1條文1款及《建筑消能阻尼器》（JGT209-2012）第8條文的相關(guān)規(guī)定。同時尚應(yīng)符合出廠檢驗及型式檢驗的相關(guān)要求。粘滯阻尼器的性能參數(shù)應(yīng)符合《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》（JGJ297-2013）5.6.3條文2款。

粘滯阻尼器主要參數(shù)設(shè)置

（1）彈性階段軟件的參數(shù)設(shè)置

在設(shè)計軟件PKPM和YJK中，定義粘滯阻尼器時基本上不用附加什么，只需要在分析參數(shù)中增加預(yù)設(shè)的附加阻尼比即可，然后進行計算。比如，混凝土框架結(jié)構(gòu)，預(yù)設(shè)增加3%的附加阻尼，則只需將結(jié)構(gòu)阻尼比由5%更改為8%即可。至于由于粘滯阻尼器產(chǎn)生的附加阻尼力對相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，是應(yīng)當給予考慮的，但小震計算時軟件中無法具體實現(xiàn)操作，需要單獨將該附加力添加到相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力中，然后再進行截面設(shè)計與配筋?！督ㄖ軠p震技術(shù)規(guī)程》（JGJ297-2013）第6.4.2章節(jié)中對于消能子結(jié)構(gòu)的截面抗震驗算進行了明確的規(guī)定，按重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計，且截面設(shè)計及截面驗算時應(yīng)當考慮消能器（粘滯阻尼器）在極限速度下的阻尼力作用影響。

（2）彈塑性分析時的軟件模擬

在Sap2000，Etabs，和Midas中，可采用連接單元對粘滯阻尼器進行模擬。

Sap2000-DAMPER單元、Etabs-DAMPER單元、Midas-粘彈性消能器-maxwell模型，采用連接單元時，三個軟件參數(shù)類似。因此僅以Sap2000為例進行參數(shù)說明，在所有軟件中均采用Maxwell力學模型描述。

相關(guān)產(chǎn)品：粘滯阻尼器