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减震调谐质量阻尼器安装技术王成安张志鹏范明阳吴宪明(中建二局第一建筑工程有限公司陕西分公司陕西 西安)收稿日期:作者简介:王成安()男内蒙古兴安盟人本科工程师主要从事土木工程管理工作摘 要:正常情况下利用 减震系统降低结构风振具备显著的应用效果但是该技术的频率比较高可能具有局限性 为精准确定高层建筑物中应用 减震系统的应用效果以单自由高度理论模型为基础结合某高层结构物对 减震系统的应用效能进行分析详细阐述 减震系统的阻尼比、抗震性能、频率敏感性等问题 实践论证后得出结论:减震系统的阻尼比不适合应用在结构设计活动中同时 减震系统的抗震效果并不是很理想在结构层间应用 减震系统具备良好的减震效果 同时减震系统对于频率具备较高的敏感度且 减震系统可能会对结构的扭转效应造成一定的限制关键词:阻尼比抗震频率扭转中图分类号:.文献标志码:文章编号:():/引 言近年来我国的社会经济迅猛发展建筑工程获得了良好的发展风振会对高层建筑物造成较大的影响 结合相关机构的统计数据来看在所有的自然灾害中风致灾害造成的损失尤为严重在这种背景下高层建筑物的抗风性能逐渐引起了业内的高度重视 自 年以来全球高层建筑物中成功应用 减震系统的案例数量非常多但是其中 减震系统的重量超过 的案例则非常少 部分超高层建筑物在应用 减震系统以后取得了良好的应用效果 简介及其优缺点.简介 减震系统是现阶段高层建筑物使用时间最长的一种控制装置 早在 世纪 年代前苏联就已经开始进行尝试其在当时的 高度的建筑物钢结构的重量为 的电视塔上安装了 个.的摆锤利用摆锤降低电视塔的风振经实践论证其取得了良好的应用效果 芝加哥凯悦酒店在建筑物的顶层安装了 的 减震系统也取得了较为理想的成效类似的实践案例非常多()减震系统结构组成非常简单其主要是由吊索、弹簧、阻尼器、配重块构成 借助先进的技术手段将固定的振捣频率与主体结构的振型频率实现谐振将 减震系统安装在指定部位当主体结构出现震动时主体结构的惯性质量与受控振型谐振从而对震动能量进行控制以达到优化震动的效果建筑物的自由度结构受到震动力()时会产生一定的反应 那么其运动表达式则为:()()()()()()()()()()()()()式中:()是指主体结构相对基础的位移量()是指附加质量相对结构产生的位移量、以及、则是指附加质量、结构系统的阻尼和刚度系数 对于风激励()地震激励()()/为质量比.的优点当提及高层建筑物的抗风性能时人们脑海中可能会首先浮现出 减震系统这个概念 减震系统不管是在国内还是在国外其实际应用频率都非常低但是 减震系统的抗风性能实际比较强 减震系统的基本原理非常简单只需要对结构的一端进行固定保证减震设备能够发挥出相应的作用即可.的缺点万物有利也会有其弊端以 减震系统而言其缺陷主要如下)减震系统对频率有非常低的敏感度只有当频率与主体结构的受控震型的频率相近时 减震系统才能够发挥出良好的抗风性能 但是高层建筑物运行过程中由于其刚度、活性荷载始终处于变化状态导致结构的频率也会产生一定的变化促使 减震系统的实际减震效果难以得到控制)将过重的质量块施加在主体结构上可能会导致主体结构的动力反应变大)减震系统为保证质量块与主体结构不会发生碰撞现象其设置有限位系统当出现大风或强震灾害时可能会导致限位系统失效所产生的后果较为严重)减震系统运行过程中会利用阻尼器产生非常大幅度的摆动而阻尼器的成本非常高)减震系统中的质量块非常重需要占据较大的空间且实际安装难度比较大)系统的施工成本非常高 的阻尼比阻尼比反应的是结构阻尼的大小是主体结构的动力性能之一阻尼可以保证自由振动衰减的摩擦、阻碍作用 减震系统的工作原理是谐振并非是阻尼 阻尼器的作用如下)若不在 减震系统中设置阻尼器当 减震系统与结构出现共振时质量块的位移量可能会达到结构位移量的 倍之多显然这种现象根本无法被接受 但是设置阻尼器以后能够将 减震系统产生的动能转换为热能热能会逐步散发掉可以大幅度降低 减震系统的位移量)因频率不能够进行预估所以 减震系统的频率会认定与主体结构相同在最不利情况下能够通过与主体结构实现共振达到减震效果 若不设置阻尼器当 减震系统的频率与结构频率不一致时虽然 减震系统的减震效果非常显著但是当激励频率与结构频率产生较大的偏差时那么 减震系统的减震效果则会大打折扣下文对第二种作用进行详细的介绍以图()来看指主结构指 质量块和分别控制主结构和 的频率指阻尼器 需要注意的是当阻尼比的数值为 时说明未设置阻尼器即图()反映的情况但是当阻尼比无限变大时其质量应为 的单自由度系统具体情况如图()所示图 系统示意图 为激励频率(/)则是强迫频率比 主体结构的质量设置为 那么阻尼比应为 减震系统的质量为.二者的质量比应为将主体结构的频率与 减震系统的频率设置为 促使 将主体结构的荷载值设置为 记录当主体结构荷载最大时的位移量与静载时的位移量之间的比例即动力放大系数 关于 的曲线见图 图 动力放大系数 关于 的曲线结合图 来看当不安装 减震系统时 周围的共振非常显著但是当设置 减震系统(未设置阻尼器)以后主体结构共振时的位移大幅度降低减震效率为 但是当激励频率与主体结构频率相同时 减震系统的减震效率大概降低了 当激励频率与主体结构频率偏离超过 时那么 减震系统会产生出负作用当设置阻尼器且阻尼器的数值为.时结合图 可以发现在 周围减震效率有所下降但是还能够发挥出 减震系统的减震作用但是当阻尼比数值过大时以阻尼比为.时来看虽然 减震系统未产生负作用但是其减震效率明显降低 需要注意的是阻尼比为.并不是实际施工时的最佳阻尼比这一点非常重要 在实际施工过程中应根据质量比、加速度最小值等技术指数确定最佳阻尼比由此可以发现 减震系统的阻尼比只是用于确定最佳阻尼系数并非是为主体结构提供额外的阻尼比同时也不得将其用于结构设计活动中 与直接安置阻尼器减震对比高层建筑物的减震设计主要涉及两方面内容:抗风与抗震 因阻尼器属于是耗能构件其主要作用是用来提高整个建筑物的阻尼比所以应在建筑物中配置阻尼器以证明阻尼器对于建筑物的抗震、抗风性能具备实用性.抗风效果对比 减震系统对建筑物的抗风性具备实用性已经获得了工程领域的实践认可但是目前业内对此尚存巨大的争议以 减震系统的抗风性能而言设计单位纠结的问题在于是使用 减震系统还是单一性地使用阻尼器所以本文为验证阻尼器的效能特意对 钢混框剪结构及 钢混框剪结构进行研究分析总结出两种不同方案的优劣势.钢混框剪结构对于高度超过 的高层建筑物结构而言其必须满足风震要求当处于 风向时主体结构的加速度数据如表 所示 结合实际情况每一层的加速度会随着楼层的层高发生相应的变化表 方向楼层加速度计算结果楼层减震前加速度/()直接安置阻尼器减震后加速度/()减震率/减震后加速度/()减震率/.减震系统使用的质量块为 (.)阻尼器的编制方案是沿着主体结构的上侧设置套索()连接 阻尼器应按照 套/层的标准进行配置 当配置阻尼器以后每一个楼层的加速度明显提升 经过实践论证可以发现在设置 减震系统以后楼层的加速度明显提升同时阻尼器的减震方案低于 减震系统的计划方案除需要关注楼层的加速度问题以外此次研究应对两种不同的方案进行对比分析结合计算结果来看在风荷载的作用下不管是主体结构的楼层加速还是楼层的位移量在设置阻尼器以后其均能够取得理想的减震效果 结合实际情况在 减震系统的影响下 减震系统的使用成本应远远低于阻尼器的倍数.钢混框剪结构利用脉动作用对高柔主体结构造成的影响其会产生较大的加速度这种现象可能会导致个体的舒适度受到一定的影响 以该项目的楼层高度而言其主体结构在受到风荷载的影响以后主体结构、两个方向的风震加速度具体情况如表 所示 减震系统的质量块重量高达 在配置阻尼器时应按照整楼双向布设具体情况见表 所示表 顶层加速度计算结果楼层减震前加速度/()直接安置阻尼器减震后加速度/()减震率/减震后加速度/()减震率/.表 阻尼器参数及个数方向对角连接套索连接参数个数参数个数 方向 (/).(/).方向 (/).(/).结合上表信息可知设置阻尼器后的 减震系统加速度明显降低可有效满足舒适度的控制目标.对扭转的负作用正常情况下阻尼器可以设置在主体结构的任意部位因此若是对称设置阻尼器其能够结合实际情况随意进行布设但是若按照这种方式进行布设可能会出现意想不到的结果结合 减震系统的基本原理来看 减震系统应发挥出扭转作用才具备合理性扭转位移是基于几何理论中的震动特性简单而言是各个楼层中的位移量与每一个楼层位移量的均值如图 所示图 方向小震楼层扭转位移比曲线结合图 来看当设置阻尼器以后每一个楼层的扭转位移不但未降低反而出现增长的现象究其原因主要是 减震系统无法在水平层面中保持静止状态在这种情况下因受到振动触发带来的影响 减震系统无法保证其始终处于平衡状态所以质量偏差与惯性会导致形成扭转作用当设置阻尼器以后楼层的位移比会显著提升这反映出阻尼器在具备合理性的情况下其对于楼层的位移比具备一定的促进作用 阻尼器在高层减震上的发展近年来液体粘滞阻尼器在建筑工程中获得了广泛的应用特别是在高层建筑工程中可以取得良好的经济效益以社会效益 在多种不同类型的阻尼器中使用尤为频繁 现阶段知名的 公司开始为全球多个国家供应这种设备且这种设备已经在大范围内得到了普及虽然采用液体粘滞阻尼器减震在工程项目中获得了广泛的应用但是其应用的核心目的是强化建筑结构的安全性经过实践论证可以发现其具备良好的可行性 减震系统具备较强的敏感度液体粘滞阻尼器的性能具备较高的稳定性且造价比较低 从结构层面来看其抗震性能的实际效果已经获得了业内的认可 在实际施工过程中诸多的技术人员已经开始对液体粘滞阻尼器减小结构的振动问题进行研究分析同时在配备有阻尼器的项目中已经获得了广泛的认可 减震调谐质量阻尼器安装技术.平台 安装严格按照设计图纸对安装面进行清理将其表面的渣石、浮浆清理干净在保证表面平整度的情况下使各项原材料有序进入施工现场在原材料质量检查合格的情况下妥善进行保管原材料应分类摆放且需要注意防潮、防火问题 的顶部应使用环形螺钉进行安装拉索应进行加固处理 需要注意的是 的下侧不得站立人员待吊装作业完成以后对 进行加固结合设计图纸提供的数据依次安装保护罩面施工人员应采取必要的防尘、防雨措施保证保护罩不会受到损害对施工现场进行清理后进行安装作业.楼梯 安装准备工作完成以后对安装面进行清理清理干净以后对预埋件进行除锈作业并将表面的浮浆清理干净 有序组织 产品进入施工现场对不同的材料进行分类摆放保证 产品附近不会出现明火依次将 产品吊装至待安装部位使用焊接方式对各种构件进行处理对 构件进行检测待检测合格后对所有的焊缝进行处理 焊接作业完成以后对产品表面进行除锈处理 结束语 减震系统对于高层建筑物的减震作用具备良好的应用效果其在实践过程中有较高的应用频率特别是在高层建筑物中 经过实践论证后可以得出 减震系统具备良好的应用效果值得在大范围内进行宣传推广:参 考 文 献:朱大壮熊世树.旋转惯性调谐质量阻尼器对风电塔的减震研究.工程建设与设计():.史春芳徐赵东卢立恒.摩擦阻尼器在工程结构中的研究与应用.工程建设与设计():.张国军张宇鑫.调谐质量阻尼器减震控制的研究发展趋势.上海师范大学学报(自然科学版)():.邱立凡胡卫兵罗书泉.可控的 摩擦力对高耸结构的控制影响分析.水利与建筑工程学报():.黄洁姚激蒋欣等.金属阻尼器在框架结构抗震设计的应用研究.四川建材():.(上接第 页)结束语本文结合某项目基础底板内防水技术进行了研究与阐述对内防水技术适用范围、构造设计、施工质量控制要点和施工工艺进行了详细的阐述 本技术在实际工程中成功应用节约了工期与成本经过实践证明后期地下室无渗漏现象取得了较好的应用效果:参 考 文 献:王将.水泥基渗透结晶型防水材料在地下工程应用.中国建筑金属结构():.石伟国杨昌友.深圳恒裕金融中心二期地下室底板防水技术.中国建筑防水():.胡梅新.地下水对建筑物地基的影响及防治措施分析.冶金与材料():.