阻尼器

　　阻尼器，是以提供運(yùn)動(dòng)的阻力，耗減運(yùn)動(dòng)能量的裝置。利用阻尼來吸能減震不是什么新技術(shù)，在航天、航空、軍工、槍炮、汽車等行業(yè)中早已應(yīng)用各種各樣的阻尼器(或減震器)來減振消能。從二十世紀(jì)七十年代后，人們開始逐步地把這些技術(shù)轉(zhuǎn)用到建筑、橋梁、鐵路等結(jié)構(gòu)工程中，其發(fā)展十分迅速。特別是有五十多年歷史的液壓粘滯阻尼器， 在美國被結(jié)構(gòu)工程界接受以前，經(jīng)歷了一個(gè)大量實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格審查，反復(fù)論證，特別是地震考驗(yàn)的漫長過程。

　　概述

　　大家知道，使自由振動(dòng)衰減的各種摩擦和其他阻礙作用，我們稱之為阻尼。而安置在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上的“特殊”構(gòu)件可以提供運(yùn)動(dòng)的阻力，耗減運(yùn)動(dòng)能量的裝置，我們稱為阻尼器。

　　發(fā)展過程

　　·在航天、航空、軍工、機(jī)械等行業(yè)中廣泛應(yīng)用，幾十年成功應(yīng)用的歷史

　　·上世紀(jì)80年代開始在美國東西兩個(gè)地震研究中心等單位作了大量試驗(yàn)研究， 發(fā)表了幾十篇有關(guān)論文

　　·90年代，美國國家科學(xué)基金會和土木工程學(xué)會等單位組織了兩次大型聯(lián)合，由第三者作出的對比試驗(yàn)，給出了權(quán)威性的試驗(yàn)報(bào)告，供教授和工程師們參考

　　·在肯定以上成果的基礎(chǔ)上被幾乎各有關(guān)機(jī)構(gòu)，規(guī)范審查，肯定并規(guī)定了應(yīng)用辦法

　　·管理部門通過，帶來了上百個(gè)結(jié)構(gòu)工程實(shí)際應(yīng)用。 這些結(jié)構(gòu)工程，成功地經(jīng)歷了地震、大風(fēng)等災(zāi)害考驗(yàn)，十分成功。

　　工程結(jié)構(gòu)

　　二十世紀(jì)，特別是近二、三十年人們對建筑物的抗振動(dòng)的能力的提高已經(jīng)做了巨大的努力，取得了顯著的成果。這一成果中最引以為自豪的是“結(jié)構(gòu)的保護(hù)系統(tǒng)”。人們跳出了傳統(tǒng)增強(qiáng)梁、柱、墻提高抗振動(dòng)的能力的觀念，結(jié)合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，巧妙的避免或減少了地震，風(fēng)力的破壞。基礎(chǔ)隔震(Base Isolation)，各種利用阻尼器(Damper) 吸能，耗能系統(tǒng)， 高層建筑屋頂上的質(zhì)量共振阻尼系統(tǒng)(TMD)和主動(dòng)控制( Active Control)減震體系都是已經(jīng)走向了工程實(shí)際。有的已經(jīng)成為減少振動(dòng)不可少的保護(hù)措施。特別是對于難于預(yù)料的地震，破壞機(jī)理還不十分清楚的多維振動(dòng)，這些結(jié)構(gòu)的保護(hù)系統(tǒng)就顯得更加重要。

　　這些結(jié)構(gòu)保護(hù)系統(tǒng)中爭議最少，有益無害的系統(tǒng)要屬利用阻尼器來吸收這難予預(yù)料的地震能量。利用阻尼來吸能減震不是什么新技術(shù)，在航天航空，軍工，槍炮，汽車等行業(yè)中早已應(yīng)用各種各樣的阻尼器來減振消能。從二十世紀(jì)七十年代后，人們開始逐步地把這些技術(shù)轉(zhuǎn)用到建筑、橋梁、鐵路等工程中，其發(fā)展十分迅速。到二十世紀(jì)末，全世界已有近100多個(gè)結(jié)構(gòu)工程運(yùn)用了阻尼器來吸能減震。到2003年，僅Taylor公司就在全世界安裝了110個(gè)建筑，橋梁或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物。

　　泰勒Taylor公司從1955年起經(jīng)過長期大量航天、軍事工業(yè)的考驗(yàn)，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)將這一技術(shù)應(yīng)用到結(jié)構(gòu)工程上，在美國地震研究中心作了大量振動(dòng)臺模型實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)分析，發(fā)表了幾十篇有關(guān)論文。結(jié)構(gòu)用阻尼器的關(guān)鍵是持久耐用，時(shí)間和溫度變化下穩(wěn)定，泰勒公司的阻尼器經(jīng)過了長期考驗(yàn)和各種對比分析，其他公司的產(chǎn)品很難望其向背。美國相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范的制定都是基于泰勒公司阻尼器的產(chǎn)品。其產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)，構(gòu)造合理可靠，技術(shù)的透明度高，而且可以按設(shè)計(jì)者的要求制造適合各種用途的阻尼器。每個(gè)產(chǎn)品出廠前都經(jīng)過最嚴(yán)格的測試，給出滯回曲線。泰勒Taylor公司從世界上130多個(gè)工程，32座橋梁的實(shí)際應(yīng)用中，積累了大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

　　調(diào)質(zhì)阻尼器

　　為了因應(yīng)高空強(qiáng)風(fēng)及臺風(fēng)吹拂造成的搖晃.大樓內(nèi)設(shè)置了“調(diào)諧質(zhì)塊阻尼器”(tuned mass damper，又稱“調(diào)質(zhì)阻尼器”)，是在88至92樓掛置一個(gè)重達(dá)660公噸的巨大鋼球，利用擺動(dòng)來減緩建筑物的晃動(dòng)幅度。據(jù)臺北101告示牌所言，這也是全世界唯一開放游客觀賞的巨型阻尼器，更是目前全球最大之阻尼器。

　　臺北101采用新式的“巨型結(jié)構(gòu)”(megastructure)，在大樓的四個(gè)外側(cè)分別各有兩支巨柱，共八支巨柱，每支截面長3公尺、寬2.4公尺，自地下5樓貫通至地上90樓，柱內(nèi)灌入高密度混凝土，外以鋼板包覆。 臺灣位于地震帶上，在臺北盆地的范圍內(nèi)，又有三條小斷層，為了興建臺北101，這個(gè)建筑

　　臺北101在臺北平原的位置

　　的設(shè)計(jì)必定要能防止強(qiáng)震的破壞。且臺灣每年夏天都會受到太平洋上形成的臺風(fēng)影響，防震和防風(fēng)是臺北101兩大建筑所需克服的問題。為了評估地震對臺北101所產(chǎn)生的影響，地質(zhì)學(xué)家陳斗生開始探查工地預(yù)定地附近的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，探鉆4號發(fā)現(xiàn)距臺北101 200米左右有一處10米厚的斷層。依據(jù)這些資料，臺灣省地震工程研究中心建立了大小不同的模型，來仿真地震發(fā)生時(shí)，大樓可能發(fā)生的情形。為了增加大樓的彈性來避免強(qiáng)震所帶來的破壞，臺北101的中心是由一個(gè)外圍8根鋼筋的巨柱所組成。

　　但是良好的彈性，卻也讓大樓面臨微風(fēng)沖擊，即有搖晃的問題。抵銷風(fēng)力所產(chǎn)生的搖晃主要設(shè)計(jì)是阻尼器，而大樓外形的鋸齒狀，經(jīng)由風(fēng)洞測試，能減少30-40%風(fēng)所產(chǎn)生的搖晃。

　　分類

　　阻尼器只是一個(gè)構(gòu)件.使用在不同地方或不同工作環(huán)境就有不同的阻尼作用。Damper：用于減振;Snubber：用于防震，低速時(shí)允許移動(dòng)，在速度或加速度超過相應(yīng)的值時(shí)閉鎖，形成剛性支撐。

　　各種應(yīng)用中有：彈簧阻尼器，液壓阻尼器，脈沖阻尼器，旋轉(zhuǎn)阻尼器，風(fēng)阻尼器，粘滯阻尼器，阻尼鉸鏈，阻尼滑軌，家具五金，櫥柜五金等。