摘要：针对传统结构抗震思路，详细介绍了结构的消能减震是结构抗震的新思路，以及目前常用的消能减震装置及其适用对象，阐述了消能减震结构的能量原理及在工程结构中的应用。分析表明，消能减震结构具有优良的抗震性能，具有广阔的应用前景。
关键词：结构抗震；消能减震；耗能装置；能量原理
我国是一个多地震国家，地震灾害给我们带来巨大的伤害和损失，如唐山大地震、汶川大地震等。地震时，由于房屋的倒塌导致的人员伤亡和财产损失十分巨大，因此，工程界十分重视建筑的抗震性能。以前的建筑结构的设计大多以建筑主要构件如梁、柱、剪力墙等直接承受地震作用，但是这样导致结构主要受力构件即使在小震时也会产生一定的损坏，更换和维护的成本很高。鉴于此，一些新型的结构型式不断出现。目前的消能减震结构就是其中一种，该型式的结构有利于地震作用时产生多道抗震防线，保护结构主要受构件，便利维护更换的特点。本文就消能减震结构的思想及其在工程中的应用进行了研究。
一、消能减震的概念
消能减震的原理就是在建筑结构中增加一些对建筑竖直方向不产生作用的部件，当建筑结构受到水平方向力的作用时，这些部件就其作用了，它们能分担部分水平方向的力，并通过建筑内部的其它部件之间的相互作用消耗掉这部分力，从而减小对建筑结构的作用。它的力学原理是在外力作用时建筑结构中消能减震的部件会产生一定的相对运动，在这些部位增加设置一些阻尼器之类的消能装置消耗掉这部分外力。当结构受到外力（如地震）作用时，这些阻尼器在结构相对运动的作用下，会产生与建筑结构相对运动相反的作用力来抵消这种相对运动，根据能量守能定律，这些阻尼器做功以发热的形式来消耗掉这部分能量，通过这种原理达到消能减震的目的，以减小地震的影响。
但这种消能减震的抗震技术的形成时间不长，还没有经受过地震的考验，也没有相应的数据，所以人们对这方面的技术的了解还不全面，对其在实际地震中的抗震能力还不了解。另外，消能减震结构的分析计算和合理设计的理论方法还不是很完善，数据还不全面，还应该深入研究。
二、消能减震结构的分类
消能减震装置的类型很多，但按其抵抗相对运动消能的直接相关联参数而言，可分为位移相关型与速度相关型两大类，或是由它们组成的复合型。下面分别作一些简单叙述。
1.位移相关型消能装置
（1）金属阻尼器。金属阻尼器通常又分为软钢阻尼器和记忆合金阻尼器两种。软钢阻尼器利用软钢较好的屈服后性能和进入塑性范围后的良好滞回特性，达到耗能减震的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前已有加劲消能装置、锥形钢耗能装置、圆环钢阻尼器、双环钢阻尼器、加劲圆环阻尼器、低屈服点钢阻尼器、低屈服点剪切耗能板和屈曲斜撑等。这类消能器具有滞回环稳定、耗能能力大、长期使用可靠并不受环境与温度影响的特点。目前，主要的几种记忆合金为Ni-Ti合金、Cu基合金和Fe基合金等。
（2）摩擦阻尼器。摩擦阻尼器是一种性能良好的耗能减震装置。由于它具有较好的库仑特性，消能明显，可提供较大的附加阻尼，而且结构简单、取材容易、制作方便，因而具有广泛的应用背景。摩擦阻尼器在国内有不少研究单位均对其消能减震的功能进行过较为详细的研究，目前有不少单位已经能小批量生产。
（3）铅阻尼器。铅阻尼器利用铅具有密度大、熔点低、塑性高、强度底、耐腐蚀、润滑能力强等特点，使得该消能器有较高的延性和柔性，在变形过程中可以吸收大量的能量，并有较强的变形综合能力。
（4）粘弹性阻尼器。粘弹性阻尼器同时具有弹性刚度和耗能性能。该消能器目前己得到广泛的应用。近年来开发出的装置还有沥青橡胶组合粘弹性阻尼器、粘弹性橡胶剪切阻尼器、超塑性硅氧橡胶粘弹性剪切消能制震系统、杠杆粘弹性阻尼器等。
2、速度相关型消能装置
（1）、粘滞流体阻尼器曾广泛应用于军事和航空领域。目前主要与用于建筑和桥梁的减震装置，使用的比较广泛的粘滞流体阻尼器有筒式流体阻尼器、粘性阻尼墙系统、油动式阻尼器等。
（2）电磁流体阻尼器是唯一一个工作原理不同于其他阻尼器的消能减震装置。它是将电流变成磁力，通过控制电流的大小来改变磁场的强弱。它的工作原理是根据动力传感器传来的建筑瞬时的状态来调节电流大小，控制磁力来达到抵消震动的目的。电磁流体阻尼器具有结构简单，功率小，反应快等特点。
三、消能减震技术的应用推广
在对阻尼器的结构的初步了解中，我们会有这样的一个概念：阻尼器的结构必须具备一定的柔性，具有良好的弹性和延展性。一旦外力较大会变形而不会损坏，达到保护建筑的目的。如果外力太大导致建筑损坏也不会立刻倒塌，留给人足够的时间逃生。一般的变形，还是在弹性限度内的，所以发生了形变之后还是会还原的，就像一个弹片你用手拨动它，给它一个力，它会一直左右震动，慢慢的直到将这个力消耗完。在现代建筑中无论是软钢阻尼器还是摩擦阻尼器或者是其他类型的阻尼器，都是主体结构形成之后安装的。这些阻尼器发挥的作用是在总体结构成型之后再完成。因此安装阻尼器对这个项目来说就是面子工程。在施工方面应根据消能减震的原理进行结构设计，采用适当的阻尼器来减震消能，比完全用钢筋水泥堆起来的建筑节约资源，并且抗震效果更加好。在质量的控制方面应当由专业技术相对稳定的施工队去完成。阻尼器在安装之前检测比结构成型之后检测更简便。因为建筑成型之后无法检测，除非当时就来个地震，而阻尼器可以在阻尼器成型之后就进行检测，这样比建成之后检测方便的多，效果也好一些。目前应用了消能减震技术的建筑还不够多，现在主要运用的还是剪力墙结构，这里有造价的原因。如果阻尼器推广后，随着采购数量的增加而形成规模效益，那样阻尼器的采购价格应该是可以降低的。建筑施工方除了向社会提供各种合格的建筑产品外，还可以提供大量的就业机会。所以大量工程生产阻尼器之后会提供大量的就业机会。并且工厂生产出产品之后又会提供大量的安装阻尼器的岗位。
参考文献：
[1]翁大根.消能减震结构理论分析与试验验证及工程应用[D].同济大学，2006.
[2]周云，徐彤，俞公弊，李希平.耗能减震技术研究及应用的新进展[J].地震工程与工程振动，1999，19（2）：122-131.
论文作者:高正路,高旭
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第25期
论文发表时间:2019/6/21
标签：阻尼器论文; 结构论文; 粘弹性论文; 装置论文; 建筑论文; 软钢论文; 建筑结构论文; 《建筑细部》2018年第25期论文;