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阻尼器

补充:0  浏览:3096  发布时间:2014-6-10


  阻尼器,是以提供运动的阻力,耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术,在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中,其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器, 在美国被结构工程界接受以前,经历了一个大量实验,严格审查,反复论证,特别是地震考验的漫长过程。


  概述


  大家知道,使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用,我们称之为阻尼。而安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力,耗减运动能量的装置,我们称为阻尼器。


  发展过程


  ·在航天、航空、军工、机械等行业中广泛应用,几十年成功应用的历史


  ·上世纪80年代开始在美国东西两个地震研究中心等单位作了大量试验研究, 发表了几十篇有关论文


  ·90年代,美国国家科学基金会和土木工程学会等单位组织了两次大型联合,由第三者作出的对比试验,给出了权威性的试验报告,供教授和工程师们参考


  ·在肯定以上成果的基础上被几乎各有关机构,规范审查,肯定并规定了应用办法


  ·管理部门通过,带来了上百个结构工程实际应用。 这些结构工程,成功地经历了地震、大风等灾害考验,十分成功。


  工程结构


  二十世纪,特别是近二、三十年人们对建筑物的抗振动的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,巧妙的避免或减少了地震,风力的破坏。基础隔震(Base Isolation),各种利用阻尼器(Damper) 吸能,耗能系统, 高层建筑屋顶上的质量共振阻尼系统(TMD)和主动控制( Active Control)减震体系都是已经走向了工程实际。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的地震,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重要。


  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不是什么新技术,在航天航空,军工,枪炮,汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器来减振消能。从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等工程中,其发展十分迅速。到二十世纪末,全世界已有近100多个结构工程运用了阻尼器来吸能减震。到2003年,仅Taylor公司就在全世界安装了110个建筑,桥梁或其它结构构筑物。


  泰勒Taylor公司从1955年起经过长期大量航天、军事工业的考验,第一个实验将这一技术应用到结构工程上,在美国地震研究中心作了大量振动台模型实验,计算机分析,发表了几十篇有关论文。结构用阻尼器的关键是持久耐用,时间和温度变化下稳定,泰勒公司的阻尼器经过了长期考验和各种对比分析,其他公司的产品很难望其向背。美国相应设计规范的制定都是基于泰勒公司阻尼器的产品。其产品技术先进,构造合理可靠,技术的透明度高,而且可以按设计者的要求制造适合各种用途的阻尼器。每个产品出厂前都经过最严格的测试,给出滞回曲线。泰勒Taylor公司从世界上130多个工程,32座桥梁的实际应用中,积累了大量的实际经验。


  调质阻尼器


  为了因应高空强风及台风吹拂造成的摇晃.大楼内设置了“调谐质块阻尼器”(tuned mass damper,又称“调质阻尼器”),是在88至92楼挂置一个重达660公吨的巨大钢球,利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。据台北101告示牌所言,这也是全世界唯一开放游客观赏的巨型阻尼器,更是目前全球最大之阻尼器。


  台北101采用新式的“巨型结构”(megastructure),在大楼的四个外侧分别各有两支巨柱,共八支巨柱,每支截面长3公尺、宽2.4公尺,自地下5楼贯通至地上90楼,柱内灌入高密度混凝土,外以钢板包覆。 台湾位于地震带上,在台北盆地的范围内,又有三条小断层,为了兴建台北101,这个建筑


  台北101在台北平原的位置


  的设计必定要能防止强震的破坏。且台湾每年夏天都会受到太平洋上形成的台风影响,防震和防风是台北101两大建筑所需克服的问题。为了评估地震对台北101所产生的影响,地质学家陈斗生开始探查工地预定地附近的地质结构,探钻4号发现距台北101 200米左右有一处10米厚的断层。依据这些资料,台湾省地震工程研究中心建立了大小不同的模型,来仿真地震发生时,大楼可能发生的情形。为了增加大楼的弹性来避免强震所带来的破坏,台北101的中心是由一个外围8根钢筋的巨柱所组成。


  但是良好的弹性,却也让大楼面临微风冲击,即有摇晃的问题。抵销风力所产生的摇晃主要设计是阻尼器,而大楼外形的锯齿状,经由风洞测试,能减少30-40%风所产生的摇晃。


  分类


  阻尼器只是一个构件.使用在不同地方或不同工作环境就有不同的阻尼作用。Damper:用于减振;Snubber:用于防震,低速时允许移动,在速度或加速度超过相应的值时闭锁,形成刚性支撑。


  各种应用中有:弹簧阻尼器,液压阻尼器,脉冲阻尼器,旋转阻尼器,风阻尼器,粘滞阻尼器,阻尼铰链,阻尼滑轨,家具五金,橱柜五金等。

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