耗能减震技术主要通过在结构中设置阻尼器,在地震作用下,阻尼器产生相对变形或者往复运动,以耗散地震输入的能量,保护主体结构。
工程中常用的阻尼器按耗能原理可分为速度型和位移型两类,其中速度型阻尼器主要是黏滞阻尼器,而位移型阻尼器主要是金属阻尼器。
除此之外,还有一种可以将速度型和位移型原理相结合,在地震作用下即提供刚度,又提供附加阻尼比的阻尼器,这就是粘弹性阻尼器。

粘弹性阻尼器应力应变曲线
粘弹性阻尼器是一种对振动产生的加速度和位移进行全面控制的阻尼器。在建筑物结构发生层间变形时,固定在上下梁间的阻尼器钢板中间所夹的粘弹性体产生剪切应变,将建筑物的振动能量转化为热能,从而达到实现抑制建筑物振动的目的。

粘弹性阻尼器的构造及安装
粘弹性阻尼器最早主要用于高层结构抗风控制,随后由于其在结构中既可以提供刚度,又可以提供阻尼,且具有性能可靠、构造简单、耗能能力强等优点,从而逐渐在其他多种结构形式的风振控制和地震反应控制中得到了广泛的应用。
力学参数
粘弹性阻尼器中使用的阻尼材料主要是可塑性粘弹性体——苯乙烯烃,其中粘弹性体的力学特性,主要包括粘弹性体的刚度以及阻尼系数。
根据试验结果,按照下图所示的方法求出等效剪切模量以及等效阻尼系数。其中,图中显示的是第二周的试验图形。试验温度为20℃时的剪切模量,阻尼系数以及阻尼常数的变形相关性如图所示。

等效剪切模量及等效阻尼系数的计算方法
等效剪切模量以及等效阻尼系数对剪应变显示出显著的相关性。剪应变弹性系数对于频率的相关性并不显著,阻尼系数对频率的相关性则非常大。



等效剪切模量以及等效阻尼系数的振幅相关性(温度20℃,第2圈)


等效剪切模量以及等效阻尼系数的温度相关性(以20℃为基准)
设计流程
在消能减震设计中,为保证结构能够达到规范规定的性能目标,其中包括结构位移,基底剪力以及构件配筋等,设计流程如下:

产品参数
我司粘弹性阻尼器产品及对应参数列表如下所示:
粘弹性阻尼器产品参数

使用条件
粘弹性阻尼器使用条件如下:
1) 粘弹性体厚度
产品的粘弹性体厚度范围为5~20mm,选定粘弹性体厚度时,需考量阻尼器所产生的最大剪应变。
2) 极限变形量
推荐的适用剪应变为300%以下,也应以此为标准进行粘弹性体厚度设计。此外,本产品的粘弹性体在剪应变达到200%~300%时阻尼常数达到最大值,可将产品性能发挥到最佳。

等效阻尼系数的振幅相关性(温度20℃,第二圈)
3) 安装场所环境
力学模型制作过程中的各项试验均在摄氏0℃~40℃的范围进行,因此产品的使用温度范围为0℃~40℃。为了防止钢板性能退化,应避免在潮湿环境中使用。
4) 适用建筑物的固有周期
在力学模型的制作过程中,对应的周期范围为0.5s~5s之间,因此固有卓越周期在此范围内的建筑物更加适合使用。
