什么是连梁阻尼器?为什么设计软件里面找不到它?

震安科技 2024-12-13 15:43:53

概述&定义

连梁阻尼器是一类用于建筑结构减震的阻尼器装置。它因为通常安装在建筑物的连梁位置,所以得名。连梁是连接建筑物中剪力墙的梁,在地震等动力荷载作用下,连梁可以协调剪力墙之间的变形。连梁阻尼器利用自身的力学性能,如粘滞性、弹性或摩擦等特性来消耗地震能量,从而减小结构的地震反应。

要注意:连梁阻尼器不是一种阻尼器,而是一类阻尼器。很多种阻尼器都可能是连梁阻尼器,所以有一些设计师会在设计软件中找不到对应的连梁阻尼器。

1.英文全称

“Coupling Beam Damper”

2.英文缩写

可以写为 “CBD”(不过这一缩写不是国际统一规定的,在不同的文献或应用场景下可能会有所不同,具体使用时需要根据实际情况说明缩写的含义)。

有时候粘弹型的CBD也会写成Viscoelastic Coupling Damper(VCD),或者粘滞型的CBD也会写成Viscous Coupling Damper(VCD),所以整个头都是昏的。

工作原理

1.粘滞阻尼原理:如果是粘滞连梁阻尼器,其内部填充有粘滞流体(如硅油等)。当连梁在地震作用下发生变形,导致阻尼器的活塞运动时,粘滞流体在活塞的挤压下通过小孔或间隙流动。根据流体力学原理,流体的粘性会产生阻力,这个阻力会将机械能(地震动输入的能量)转化为热能,从而达到消耗能量的目的。就像汽车的减震器一样,当车辆行驶在颠簸路面时,减震器中的油液通过活塞的运动被挤压,产生阻尼力,使车身的震动减小。

2.金属屈服原理:对于金属屈服型连梁阻尼器,它主要是利用金属材料(如软钢等)在受力达到一定程度后产生屈服变形来耗能。当连梁受力使阻尼器中的金属部件达到屈服强度后,金属开始发生塑性变形。在这个过程中,地震输入的能量被用于金属的塑性变形,就如同反复弯折一根铁丝,铁丝会发热,能量被消耗掉了。

3.摩擦阻尼原理:摩擦连梁阻尼器则是通过摩擦力来耗能。它一般有相互接触并且可以相对滑动的部件。在地震作用下,这些部件之间产生相对滑动,摩擦力会阻碍这种滑动。根据摩擦力做功的原理,摩擦产生的热量会消耗地震能量。例如,在日常生活中,双手摩擦会产生热量,连梁阻尼器中的摩擦部件也是类似的道理,通过摩擦将地震能量转化为热能。

4.粘弹阻尼原理:粘弹连梁阻尼器依靠着材料的粘弹特性工作。地震作用下连梁变形,橡胶分子链随之运动。其弹性可缓冲变形,像弹簧般储存部分能量;粘性使分子链相对滑移时产生阻力,加载时部分能量转为热能,卸载时因粘性滞后也会耗能。就如反复拉伸压缩橡胶块会发热一样,该阻尼器借此消耗连梁吸收的能量,减小连梁振动,保障建筑结构在地震中的稳定与安全。

实际作用

1.减小结构地震反应:在地震发生时,建筑物会受到地震波的冲击而产生振动。连梁阻尼器可以有效地降低连梁的内力和变形,进而减小整个建筑结构的层间位移和加速度。这就好比给建筑物穿上了一层有缓冲作用的 “铠甲”,减轻地震对建筑物主体结构的破坏。

2.保护主体结构安全:由于连梁阻尼器消耗了大量的地震能量,使得建筑结构中的关键构件(如柱、墙等)所承受的地震力减小。这样可以避免主体结构在地震中发生严重的破坏,如柱的弯曲破坏、墙的剪切破坏等,从而提高建筑物在地震中的安全性和稳定性。

3.优化建筑结构性能:从结构设计的角度来看,连梁阻尼器的使用可以使建筑结构在满足抗震性能要求的同时,可能会优化结构的布局和构件尺寸。例如,在一些情况下,可以适当减小剪力墙的厚度或者配筋量,因为连梁阻尼器已经承担了一部分的抗震功能。

粘弹型

摩擦型

粘滞型

金属型

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简介:推广减隔震,打造地震中的安全港