隔震支座与粘滞阻尼器在隔震结构中的应用

隔震支座与粘滞阻尼器在隔震结构中的应用

塔拉，丁定东，林志猛，冯帅，冯志杰

中国建筑第八工程局有限公司 上海 200131

摘要：隔震结构是一种建筑结构形式，它通过利用弹性材料、减震器、承重墙等隔震材料，使建筑体系与地基之间产生阻尼，从而减少地震对建筑物的影响。隔震结构被广泛应用于地震频繁的地区，如日本、美国加州等地。隔震支座作为一种用于建筑和桥梁等结构的装置，通过在结构与地基之间引入柔性支撑材料，实现结构与地基的隔离，以降低结构受到外力引起的震动响应。隔震支座的应用在抗震设计中发挥着重要的作用，可以保护结构和人员的安全。基于此，本篇文章对隔震支座与粘滞阻尼器在隔震结构中的应用进行研究，以供参考。

关键词：隔震支座；粘滞阻尼器；隔震结构；应用分析

引言

隔震支座的原理是通过弹性和动力隔离来减缓结构震动的机制。隔震支座在建筑、桥梁、工业设备和文物保护等领域中的应用十分广泛。隔震支座虽然在抗震设计中具有许多优点，但也存在一些挑战和限制。其中包括支座的材料选择、刚度调整、施工过程中的工程实施和维护等问题。隔震支座的应用不仅可以保护结构和人员的安全，还能延长结构的使用寿命，降低维修成本。因此，在实际工程中，合理选择隔震支座，并进行适当的设计和施工，对于提高结构的抗震性能具有重要意义。

1引入隔震结构的背景和意义

隔震结构的引入背景和意义是因为地震是一种常见的自然灾害，它会对建筑物及其内部设施造成巨大破坏，严重威胁人类的生命安全和财产安全。为了减少地震对建筑物的影响，人们通过研究隔震技术，设计出了隔震结构，使建筑物能够在地震中保持相对稳定，减少破坏和损失。隔震结构的引入还有其他的意义，如：（1）增强建筑物的耐震性能，提高其抵御自然灾害的能力。（2）减少地震对人类的伤害和财产损失，保障人们的生命安全和财产安全。（3）提高建筑物的使用寿命，减少维修和修缮费用。（4）增加建筑物的经济效益和社会效益，提高建筑物的价值和品质。因此，隔震结构的引入具有重要的意义和价值，它是建筑结构领域的一项重要技术创新，为保障人类的安全和财富做出了重要贡献。

2隔震支座的原理和应用

隔震支座是一种用于建筑、桥梁等结构的装置，旨在减少结构受到地震、风振等外力时的震动响应。其原理是通过在结构和地基之间加入柔性支座，使得结构产生与地基隔离的效果，从而降低结构受力，并保护结构不被破坏。以下是关于隔震支座原理和应用的详细说明：

2.1隔震支座的原理

隔震支座的主要原理是利用支座的柔性特性和低刚度，以及支座与地基之间的间隙或摩擦力来实现结构与地基的隔离。当结构受到地震或振动作用时，隔震支座可以吸收和分散能量，减缓结构的震动响应。具体原理包括以下几个方面：（1）弹性隔离。隔震支座采用弹性材料（如橡胶、弹簧等）作为支撑介质，通过控制支座的刚度来减缓结构的振动。（2）动力隔离。通过支座柔性特性使结构与地基之间的共振频率发生变化，减小与震动频率的相似性，从而降低结构的响应。（3）刚度可调性。支座刚度可以根据需要进行设计和调整，以适应不同结构和地震条件。

2.2隔震支座的应用

隔震支座广泛应用于抗震领域，为建筑、桥梁等重要结构提供有效的抗震保护。其主要应用包括以下几个方面：（1）高层建筑。在高层建筑中，隔震支座可以减小地震引起的水平力和位移，提高建筑的稳定性和安全性。（2）桥梁工程。桥梁经常受到车辆、行人等振动荷载的影响，隔震支座可以减小振动传递到桥梁上的力和位移，延长桥梁的使用寿命。（3）工业设备。对于一些需求对振动敏感的工业设备，通过在设备和地基之间设置隔震支座，可以减少机械振动对设备的影响，提高设备的稳定性和可靠性。（4）文物保护。对于重要的文物建筑或古代文物，通过隔震支座的应用可以减少外界振动和地基沉降对其造成的损害，保护历史文化遗产。隔震支座的应用可以在抗震设计中发挥重要作用，大幅减小结构和人员遭受地震影响的风险，增加结构的抗震安全性和可靠性。然而，隔震支座的设计和施工需要综合考虑多个因素，包括设计参数、材料选择、机械性能等，以确保隔震系统的有效运行。

3粘滞阻尼器的原理和应用

3.1原理

粘滞阻尼器是一种利用粘滞流体阻尼作用来减小结构振动的装置。其原理是通过在结构的振动范围内引入粘滞流体，使其在结构振动时产生阻尼力，从而吸收和消散结构的振动能量。粘滞阻尼器的基本结构包括一个容器、一个可移动的活塞和充满粘滞流体的腔室。当结构发生振动时，粘滞流体在结构的振动作用下产生剪切应力，从而使粘滞流体与容器壁之间产生相对运动。这种相对运动会消耗一定的能量，转化为热能，从而减小结构的振动幅度。

3.2粘滞阻尼器的应用

（1）结构抗震。在地震活跃地区的建筑物中，粘滞阻尼器可以有效地减小结构的振动幅度，提高结构的抗震能力。通过在结构的关键部位安装粘滞阻尼器，可以使结构在地震发生时发挥较好的耗能和减震效果。（2）桥梁减振。桥梁在车辆通行时会发生振动，粘滞阻尼器可以减小桥梁的振动幅度，提高桥梁的稳定性和安全性。通过在桥梁的支座处安装粘滞阻尼器，可以有效地吸收和消散车辆振动带来的能量。（3风振控制。高层建筑和长跨度结构在风力作用下会发生振动，粘滞阻尼器可以减小结构的风振响应，提高结构的抗风能力。通过在结构的柱子或梁上安装粘滞阻尼器，可以有效地消除结构的共振现象，减小结构的振幅。（4）振动控制。粘滞阻尼器还可以用于减小机械设备和电子设备的振动。通过在设备的振动部位安装粘滞阻尼器，可以有效地减小设备的振幅，提高设备的稳定性和工作效率。

4隔震支座与粘滞阻尼器的进一步发展和研究方向

4.1隔震支座的进一步发展和研究方向包括

（1）材料研究。隔震支座的材料选择对其性能有重要影响。进一步研究新型材料的性能，如高性能橡胶、聚合物等，以提高隔震支座的抗震能力和耐久性。（2）结构设计。研究隔震支座在不同结构体系中的适用性和优化设计方法，以提高结构的整体性能和可靠性。（3）多层隔震结构。研究多层建筑中隔震支座的相互作用和协同效应，以提高整个结构的抗震性能。（4）大位移隔震支座。研究大位移隔震支座的性能，以满足地震中大幅度位移的需求。

4.2粘滞阻尼器的进一步发展和研究方向包括

（1）阻尼材料研究。研究新型的高性能阻尼材料，如磁流变材料、液体阻尼材料等，以提高粘滞阻尼器的阻尼效果。（2）阻尼器设计。研究不同结构体系中粘滞阻尼器的布置和参数优化方法，以提高结构的抗震性能。（3）阻尼器组合。研究不同类型的阻尼器的组合使用方法，如将粘滞阻尼器与摩擦阻尼器、液体阻尼器等结合使用，以提高整体的阻尼效果。（4）阻尼器耐久性研究。研究粘滞阻尼器在长期使用过程中的耐久性和性能衰减情况，以确保其可靠性和持久性。

结束语

总之，隔震支座和粘滞阻尼器的进一步发展和研究方向主要包括材料研究、结构设计、多层隔震结构、大位移隔震支座、阻尼材料研究、阻尼器设计、阻尼器组合和阻尼器耐久性研究等方面。这些研究将进一步提高隔震支座和粘滞阻尼器的抗震性能和可靠性，促进结构工程的发展。

参考文献

[1]李明政,于洋,刘占宇等.采用隔震支座的料仓-框架结构的动力响应分析[J].河北工程大学学报(自然科学版),2021,38(03):46-54.

[2]祁文辉.近断层地震下基于粘滞阻尼器的结构地震响应分析[D].燕山大学,2021..000457.

[3]贺建霖.隔震层粘滞阻尼器对隔震效果影响的研究[D].昆明理工大学,2020.000309.

[4]张得望.基于粘滞阻尼器的相邻隔震结构减震分析[D].燕山大学,2019.000211.

[5]黄冬冬.基础隔震与粘滞阻尼器减震性能对比的分析与研究[D].合肥工业大学,2019.