华北理工大学 建筑工程学院 河北唐山 063210
摘要：结构耗能减震技术迅速发展，工程技术人员先后研发了多种耗能器。这种耗能器可以提供较大的附加阻尼和附加刚度，具有良好、可靠的耗能能力，表现出较好的库伦特性，而且荷载大小、加载频率和加载循环次数对其耗能性能影响较小。减震效果好、构造简单、造价低廉、安装维护方便，具有良好的应用前景。
关键词：结构耗能减震；耗能器；阻尼；
1.引言
随着高层建筑的发展和抗震性能要求的提高，剪力墙结构的应用得到了越来越广泛的普及。装配式剪力墙结构中存在更大量的接缝，预制装配式钢筋混凝土剪力墙结构的水平缝和竖向缝是结构的关键部位，水平缝传递竖向荷载、承受水平剪力，竖向缝传递相邻剪力墙片之间的剪力。在较小荷载时，预制墙与现浇墙几乎相同的性质，较大荷载时，结合面产生小变形和摩擦作用，使整体墙阻尼增加，延性增加，抗震性能更好是理想的连接方式，因此如何连接剪力墙的接缝成为了研究的重点。而消能减震结构的实现主要依赖于研制出简便实用的消能减震装置———阻尼器，目前国内外已研制出大量的阻尼器，其中软钢阻尼器具有稳定的滞回特性、良好的低周疲劳特性、不受环境温度的影响等优点，使其在实际工程中的应用前景极为广阔
2.软钢阻尼器的研究背景
软钢阻尼器通常安装在主体结构的交叉支撑、人字型支撑或单斜支撑上组成耗能减震体系。相应于《建筑结构抗震设计规范》（GB 50011- 2001）提出的抗震设防的三水准要求，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，结构抗震设计采用的是“二阶段”的设计方法，消能减震结构也采用“二阶段”的设计方法：第一阶段，在小震或风载作用下，主体结构及耗能减震装置处于弹性状态，可以提供足够的附加刚度使耗能减震体系满足第一和第二水准要求；第二阶段，在强烈地震下，耗能装置通过往复滞回变形消耗输入结构体系的能量，使主体结构避免进入明显的非弹性状态从而实现第三水准的要求。
3.异形柱框架结构的研究现状
软刚阻尼器最早是由kelly[1]等人首先进行研究并且实验的。它滞回特性稳定，低周疲劳特性良好，不受环境温度影响，且构造简单，震后更换方便，国内外学者先后提出了多重改进方法。
1989年Whittaker[2]等提出X型加劲钢板阻尼器并进行试验研究，结果表明X型加劲耗能装置具有稳定的滞回性能和较强的耗能能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了消除X型加劲阻尼装置竖向轴力对其的影响，1993年Tasi[3]等提出了三角形的加劲钢板阻尼装置，并对该阻尼装置进行了伪静力试验和装有TADAS装置的2层足尺钢框架伪动力试验。结果表明TADAS装置是一种理想的耗能装置，能有效的减小建筑框架的地震反应。
2008年Ricky[4]等提出型钢阻尼器，该阻尼器除了因焊接引起的残余变形和残余应力，性能试验结果也表明该阻尼器滞回曲线饱满，耗能性能良好。随后又拓扑优化了该阻尼器，使其应力分布更均匀合理。
周云等[5-6]对由低碳钢制成的圆环阻尼器进行试验研究，研究结果表明：圆环耗能器滞回曲线稳定、饱满，塑性耗能能力强。随后其研究小组又提出了双圆环阻尼器[7]和加劲圆环阻尼器[8]，抗疲劳性能良好，并具有多道耗能减震防线，具有广阔的应用前景。
2010年Shervin[9]等对圆钢管截成的圆环阻尼器进行了剪切试验，研究了填充和非填充混凝土钢管剪力墙的耗能能力，结果表明，非填充混凝土的钢管圆环阻尼器滞回性能良好。圆环钢板阻尼器一般安装在支撑框架结构中，水平荷载往复作用下结构产生侧移变形，圆环阻尼器首先产生弹性小变形，接着由圆形变成椭圆形，加载结束后又恢复到圆形，没有残余变形。随着结构侧移变形的增大，圆环阻尼器进入屈服阶段而产生塑性大变形，耗散输入结构的地震能量。
4.软钢阻尼器消能减震结构存在的问题和发展方向
对于软钢阻尼器消能减震结构还需深入研究，还有许多工作需要我们去做，还有许多问题待我们解决。
1.软钢阻尼器消能减震结构只能一次性使用，不能二次使用。这样造成了很多浪费，不环保。
2.软钢阻尼器消能减震结构还处于研发阶段，实际领用比较少，还有待于我们的开发。
3.软钢阻尼器消能减震结构抗腐蚀能力比较差，这样会损耗。它的一部分性能，不能达到我们预期的效果。
无论如何，软钢阻尼器消能减震结构相比其他耗能器还是比较可靠，并且制作工艺简单，易操作，适用性广泛等优点，所以必将在实际工程中广泛应用。
参考文献
[1]Kelly J M，Skinner R I，Heine A J.Mechanisms of energy absorption in special devices for use in earthquake resistant structures.Bulletin of N.Z.society for Earthquake Engineering.1972.5（3）：63-88.
[2] Whittaker A.S.bertero，alonso j.Earthquake simulaor testing of steel piate added damping and Stiffness elements [R].earthquake engineering research center，university of california，berkeley，ca，1989.
[3] Tsai K.C.，Chen H.W.，Hong C.P.and Su Y.F.Design of steel triangular plate energy absorbers for seismic resistant construction，Earthquake Spectra，1993，19（3）：505-528.
[4]Chan r w k，Albermani f.Experimental study of steel slit damper for passive energy disspation [J].engineering strutures，2008，30（4）：1058-1066.
[5] 周云，刘季.圆环耗能器的试验研究[J].世界地震工程，1996，12（4）：1-7.
[6] 王涛，邓雪松，周云.不同构造参数对圆环耗能器性能的影响分析[J].防灾减灾工程学报，2012，32（4）：429-435.
[7] 周云，刘季.双环软钢耗能器的试验研究[J].地震工程与工程振动，1998，18（2）：117-123.
[8] 孙峰，周云，俞公骅，李希平.华南建设学院西加劲圆环耗能器性能的试验研究[J].地震工程与工程振动，1999，19（3）：115-120.
[9] Shervin m，saman b.pipe damper，part I：experimental and analytical study [J].journal of constructional steel research，2010，66：1088-1095.
论文作者:韩旭
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/22
标签：软钢论文; 结构论文; 圆环论文; 阻尼器论文; 性能论文; 装置论文; 阻尼论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;