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关于新型材料减震技术的现状

文献阅读报告

新型材料减震技术的现状

针对所给题目，就新型材料减震技术的现状大体浏览了几篇文献，了解了近几年来较新的减震材料，由于消能减震与隔震减震技术同属被动工程减振技术，而又有本质区别，本文针对题目默认为消能减震技术展开论述。

一、研究背景

地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害，结构耗能减震技术已经被证明是一种有效的结构抗震技术，通过在结构中加入具有较大耗能能力的耗能器，正常使用情况下保证一定侧向刚度，结构处于弹性状态，大震时随着侧向位移的增大，耗能器产生较大阻尼，集中耗能，降低结构振动响应，避免主体结构损伤。在结构减震控制技术中，耗能减震技术占据着极其重要的地位，现已成为程抗震研究的主要发展方向之一，各国工程抗震专家和学者均积极致力于该技术的研究开发和推广应用。

工程结构减震控制的基本方法是在结构的特定部位装设某种装置，以改变或调整结构的动力特性，从而使工程结构在地震作用下的动力反应得到合理的控制，确保结构能够安全使用。现代结构减震控制技术的主要内容可以按照是否有外部能源输入的分类方法分类如图1.1所示，国内外许多学者对这些领域作了大量的研究，总结出一定的研究成果。

图1.1工程结构减振控制分类

FigureLICla^ficntieinofei^ineeriogstructunvibrationcontrol

结构减震控制根据是否需要外部能源分为被动控制、主动控制、半主动控制、智能控制和混合控制。被动控制(PassiveControl)是一种不需要输入外部能源提供控制力且其控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息的控制方法。隔震、耗能减震和吸震减震等均属于被动控制的范畴。

耗能减振体系是在结构的抗侧力构件中嵌入或并联能吸收、耗散地震能量的附加阻尼器，由附加的耗能元件消耗掉结构中地震动输入的能量，而主体结构只吸收或存储一少部分能量，从而保证主体结构的安全。可用下述公式表达

E~E^E^-E^-E^ (1-1)

去一由激励传给结构的总能堡；电.一结冏幼能；虬一结构弹性应变能：鸵一结构

非弹性变形耗散能；电一辅助阻尼装置耗散能量

二、各种消能减震装置

常用的耗能阻尼器有金属阻尼器、粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、复合阻尼器等几种。下面介绍几种常见阻尼器的新进展。

2.1金属阻尼器

金属阻尼器按材料分类则可分为:铅阻尼器、形状记忆合金阻尼器以及软钢阻尼器。根据受力状态,可分为扭转型、剪切型、拉压型及弯曲型金属阻尼器，下文将通过受力状态分类对金属阻尼器研究现状进行介绍。

金属阻尼器依靠金属材料进入屈服后的延性耗散振动能量，属于金属内摩擦阻尼器，结构在风振或（和）小震作用下时，金属阻尼器通常在弹性范围内工作，不起耗能作用，主要起提高原结构刚度的作用;结构在大震作用下时，其中的金属阻尼器发生塑性变形消散地震输入结构的能量，从而保护结构主体免受地震作用的破坏。

2.1.1软钢阻尼器

软钢阻尼器主要利用软钢进入塑性阶段后的良好的滞回性能来耗散能量，目前常用的软钢阻尼器有梁式软钢阻尼器、钢棒阻尼器、钢元件阻尼器、平面外及平面内屈服耗能钢板阻尼器、偏心支撑及节点支撑类阻尼器、无粘结耗能支撑和耗能间柱等。下面简单介绍平面外及平面内屈服耗能钢板阻尼器，平面外屈服耗能钢板阻尼器主要依靠钢板平面外弯曲的大应力和大变形，使钢板进入塑性阶段来耗能。典型的平面外屈服耗能钢板阻尼器有X形软钢阻尼器、三角形软钢阻尼器、开孔钢板阻尼器和矩形钢板阻尼器等。平面内屈服耗能钢板阻尼器主要依靠钢板平面内变形造成的设定区域内的钢板屈服来耗散能量。典型的平面内屈服耗能钢板阻尼器有蜂窝状钢板阻尼器、槽形钢板阻尼器、圆洞软钢阻尼器和双X软钢阻尼器等。

（1）X型软钢阻尼器和三角形软钢阻尼器

X形软钢阻尼器由多块X形状的钢板叠加而成，如图2.1所示。其减振原理是：通过X形钢板的侧向弯曲屈服来耗散结构的振动能量，以达到减小结构的振动反应。该阻尼器的优点在于钢板相同厚度处的各点将同时达到屈服，这将充分发挥钢板材料的塑性性能，大大提高其耗能能力。三角形软钢阻尼器由多块三角形钢板叠加而成，如图2.2所示，其减振原理同X形软钢阻尼器。

图2.1X型软刚阻尼器的构造图

图2.1X型软刚阻尼器的构造图

图2.2三角形软钢阻尼器的构造图

（2）无粘结支撑阻尼器

无粘结支撑阻尼器是近年来开发的一种新型金属阻尼器，如图2.3所示。它以内核心钢板作为耗能构件，外方形（圆形或矩形）钢管及填充灰浆为其提供侧向约束。内核心钢板与灰浆之间涂了一层无粘结材料，这种材料的作用是确保核心钢板上的轴力不传到灰浆体和外钢管上，保证核心钢板自由拉压变形，灰浆和外钢管共同阻止支撑发生屈