1．阻尼器应用的设计目标和理念传统建筑，无论木结构，钢筋混凝土，钢结构已经有上百年的抗风，抗震历史，为什么提出在这些建筑中添加阻尼器？精简总结，有以下几点原因：●对于一些使用要求较高的建筑结构（超高层，大跨结构等），地震，抗风形成动力难题，需要更合理的解决办法；●对比其他传统方案，减少结构受力体系的造价；●科学不断发展，开辟了解决结构工程问题的新思路；可以使结构最大限度的保持在弹性范围内工作，为结构提升安全保障。

以某抗震加固工程为例，我们对剪力墙（传统方案）和液体粘滞阻尼器两个方案从理念和计算结果作了如下对比如下表：我国现行抗震设计规范中已经开始有了关于消能减震的有关规定。

结合国内外有关阻尼器应用发展情况和我们的应用体会，我们再谈一下在建筑上使用阻尼器的目标和理念。

简单的说，我们安置阻尼器可以有以下几个目的。

A 增加抗震、抗风能力原设计可能已经可以满足所有规范规定的抗震抗风要求，加上液体粘滞阻阻尼器，在振动过程中起到耗能和增加结构阻尼的作用，从而降低结构反应的基底剪力，减少整个结构的受力，也就可以大大提高结构的抗地震能力。

同时，只要阻尼器安装的合适，设置到不同的需要方向，还可以预防和减少原设计没有考虑，或考虑不足的振动受力。

对特别重要的结构，高发地震区，花钱不多，设置这一第二防线是很值得的。

对于非严重地震区，也可以用阻尼器达到抗风和增加抗震能力的目的。

B．用阻尼器去防范罕遇大地震或大风按小震不坏大振不倒的原则，我们可以用常规的设计办法使设计满足多遇地震的抗震要求。

对于罕遇的大地震可能显得不足、不理想或不经济。

用结构的被动保护系统－特别是阻尼器来等待和解决这罕遇大地震的问题，不仅新建结构建议采用这一设计理念，原设计未设防抗震或设防不足的结构加固工程也很适于。

这一理念会带来经济实用和可靠的结果，设计的好，可以为工程节省费用。

国外抗震先进国家大都采用这一理念。

在所有可能发生地震的地区，我们主要想提出推广的这一设计理念。

国外有的工程，在结构的小振设计中也充分利用施加了阻尼器的优越。

他们大胆的用加阻尼器后的修正反应谱作结构的设计。

C．减少附属结构、设备、仪器仪表等第二系统的振动在破坏性地震震害分析中，结构内部附属结构、设备、仪器仪表等第二系统的振动和破坏越来越引起我们的注意。

从经济上看，这些内部系统的价值可能远远超过结构本身。

增加结构保护系统出于保护这一附属系统就不奇怪了。

应该说，采用阻尼器系统减少医院、计算机房、交通及航空等重要控制中心内部附属设备的振动是非常必要的。

D．解决常规办法难予解决的问题在结构设计中有时遇到高地震烈度、土质情况恶劣的地区，单纯的加大梁柱的尺寸会引起结构刚度增加，结构的周期减小，其结果可能引起更大的地震力。

结构落入这一恶性循环中。

有时用常规的办法难于解决。

著名的墨西哥市长大楼就提供了一个解脱这一恶性循环的榜样。

结构抗震如果使用液体粘滞阻尼器，本身没有刚度，也就不会改变结构的频率，阻尼器增加了结构的阻尼比，起到耗能的作用，比较容易解决这一困难问题。

在高烈度地震区，设计变得很困难的情况下，建议加入液体粘滞阻尼器重新作一下分析，可能你会得到预想不到的好结果。

E．结构上的其它需要除了提髙结构主体的的抗震抗风能力外，阻尼器还能在很多其他方面的抗振动上对结构有所帮助，可以汇总如下：●大跨空间钢结构，体育场馆，特别是开启式屋顶运动中的减振●超高层钢结构建筑抗风的TMD系统●减少楼板和大型屋盖垂直振动的TMD 系统●配合基础隔震的建筑，加大阻尼，减少位移●设备基础减振●特别重要的建筑----核电站、机场控制室●结构复杂，难于计算的建筑●加固工程中，空间受限，最好的选择●军事工程，抗爆工程当然，阻尼器还是个新生事物。

它的应用方面和理念都还在发展，并有广阔的发展空间。

3. 阻尼器的使用方法液压粘滞阻尼器几乎是唯一可以既减少结构受力又减少结构位移的消能减振阻尼器。

在结构应用中我们只要目标明确，安放合适就可以起到它的作用。

对于具体结构的安置目的，我们不妨大体分成下面二类作介绍：1）为减少主体结构的水平振动，同时减少主体结构主体结构在水平振动下的受力和位移。

包括框架结构，单厂排架系统，大跨空间结构的梁柱体系，阻尼器都可以以此为目的来设计。

2）为减少振动中整体或局部位移，以减少振动中的位移为主要目的，阻尼器本身的直接耗能可能并不大，而是寻求系统整体作用。

常用的有：●配合基础隔振加设的阻尼器：●配合屋盖系统与柱顶相连处的阻尼器：●多塔结构间连走廊处所用的阻尼器。

●减少整体结构水平振动的TMD系统●减少局部或整体垂直振动的TMD系统●设备基础及重要的管道系统用减振系统3.1 消能减震支撑阻尼器安装在建筑的不同位置，可以达到设计的不同目的。

随着阻尼器在结构抗震、抗风等工程项目上应用的发展，很多结构上采用了不同安装方式、组成不同类型的安置模型。

总结目前阻尼器在结构上的安装方式，主要有对角支撑，人字型支撑和垂直放置等。

对角支撑在结构的对角支撑的位置方向上安置阻尼器，看上去和传统的结构对角支撑很相似。

其连接方式简单，阻尼器的作用清楚，广泛被结构工程师使用，常被标为“阻尼支撑”。

实际上，对于无刚性的液体粘滞阻尼器，它完全不是一般概念下的支撑，而是仅仅增加阻尼的体系。

如果我希望它增加和刚度和阻尼两方面起作用，应该采用液体粘弹性阻尼器。

这种连接方式中，阻尼器的利用效率较低，在倾角等于37°时，仅为0.8。

注意：这样使用的阻尼器应为一端饺接、一端固结，两端铰接会形成三饺一线的失稳状态。

图3-1 某结构安置的对角支撑阻尼器人字形支撑这是一种完全用来减少水平层间位移的体系，阻尼器的一端通过一个“人”字型支撑和该层下楼层结构相连并运动一致。

而阻尼器的另一端和楼层上端结构相，运动一致。

支撑的“人”字交点处与上梁并不作受力连接（仅允许水平滑动）。

注意：人字支撑与主体柱下端（结点）的连接一定为刚性连接，切勿用成饺接。

这种连接对水平层间运动的耗能作用优于上述对角形支撑，其 f =1，但对于只连一个阻尼器的体系,“支撑”用钢量可能大于对角连接方式。

当然，人字形也可以“倒”用成“V”字形状，还可以在一套“人字支撑”上安置两个阻尼器。

图3－2 某结构安置的人字形支撑阻尼器配合伸臂桁架支撑垂直放置对于一些超高层结构，设计者通过计算发现，如果将加强层切开，放大了有弯曲变形带来的垂直相对位移，将阻尼器竖向放置，可以得到很好的减震效果。

图3－3 某结构安置的垂直放置阻尼器3.2 以减少振动中位移为直接目的的阻尼器3.2.1 配合基础隔振加设的阻尼器基础隔振改变了结构的周期，可以大大减少结构在地震中的受力。

柔性的连接将地震荷载转化消耗到结构的运动中，起了很大的减震作用。

然而，它附加产生出的位移经常是工程界难以接受的。

阻尼器可以成功地减少这一振动中的位移，它已经成为基础隔震系统中必不可少的孪生手段。

用于结构整体减少振动的隔振系统中的阻尼器应该通过计算，吨位不易过小。

图3－4 配合基础隔振使用3.2.2 减少整体结构水平振动的TMD系统常用于高层、超高层结构抗风的TMD(Tune Mass Damper)和LMD( Liquid Mass Damper)是利用一种更为巧妙的办法减少水平风振。

在一个主要结构上加设一个与目标减振振型频率一致的小结构，就可以起到减少主结构动力反应的目的(参见附录)。

而阻尼器是为了减少这个附加共振“小体系”的运动（图3－13）。

台湾101大厦的TMD系统就是这种体系应用的典型。

图3－5 台湾101大厦配合TMD系统安置图3－5 其他配合TMD系统安置3.2.3 减少整体或局部垂直振动的TMD系统以减少楼板或层盖的垂直振动为主要目的的TMD系统是花钱不多效果显著的好办法。

工程中常用到到的有以下几类：●减少大型屋盖垂直振动的TMD系统。

●减少楼板垂直振动的TMD系统。

空中走廊，过街天桥上安置的TMD系统。

图3－5 其他配合竖向TMD系统安置4. 液体粘滞阻尼器（Fluid Viscous Dampers）我们常用阻尼器，未加说明时都是指这种阻尼器。

=（4-1）F CVα这里， F –阻尼力；C －阻尼系数；α－速度指数；V－为活塞杆的速度。

这是个简单的一个公式，却也是非常容易出错的公式。

我们希望有关的设计人员在提出阻尼器的设计要求的同时，一定要自己用这个公式计算一下得到的力和速度是否合理。

图4－1 液体粘滞阻尼器5.液体粘滞阻尼器的计算分析5.1 阻尼器尺寸的估计与价格阻尼器和其他机械产品不一样，一般安在结构分析的基础上选用。

没有现成统一的价目表，寻求其价格要依据以下两个主要参数：5.2 消能减振结构的简化计算方法5.2.1设计荷载和考虑因素首先，在该标准中明确一点：所有阻尼器的设计都要基于最大地震的考虑。

●考虑最大地震下的低周大位移的衰减荷载●考虑风荷载下的髙循环小位移下的衰减●考虑重力下的受力和位移的组合●考虑相关和连接部件的抗腐蚀、老化、受潮和化学暴露的影响●考虑阻尼器的工作环境5.2.2设计参数的选取请注意以下几个参数的取值问题：设计阻尼比的选择在设计阻尼器前我们首先要设定一个目标阻尼比，通常我们建筑结构的阻尼比在1%～5%之间，原则上我们可以提高到20%～50%甚至更高，我国抗震规范则提出附加阻尼比不易超过20％。

美国ASCE－7限制阻尼比在35％以上选用。

这是因为当附加阻尼超过35％时，结构的减震效果明显降低。

一般按经验，我们常选定在20%左右。

速度指数的确定我们在有关阻尼器的中，已经介绍过关于速度指数上的问题。

阻尼器可以按照用户选定的速度指数α进行设计，用于土木结构的阻尼器速度指数一般可以取0.1～1之间。

A)线性阻尼器的阻尼力与阻尼器作用速度成线性关系，提高了耗能效果的非线性阻尼器可以在保证达到同样的减振效果的同时，降低30％以上阻尼出力，从而也减小在大震下阻尼器连接件的负荷。

B)一般的说，虽然速度指数越小时可以消耗较多的能量。

5.2.3 计算原理和步骤我国抗震规范规定：消能减震结构的地震影响系数可根据消能减震结构的总阻尼比按规范（抗震规范）5.1.5条的规定采用。

当建筑结构的阻尼比按照有关规定不等于0.05时，地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数为：曲线下降段的衰减指数0.050.90.36ξγξ-=++；（1） 阻尼调整系数20.0510.08 1.6ξηξ-=++； （2）消能减震结构的总阻尼比应为结构阻尼比和消能部件附加给结构的有效阻尼比之和 消能部件附加的有效阻尼比可按下式估算：/4a cj s jW W ξπ=∑ （3）式中a ξ为消能减震结构的附加有效阻尼比， cj W 为第j 个消能部件在结构预期层间位移j u ∆下往复一周所消耗的能量；s W 设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能；不计及扭转影响时消能减震结构在其水平地震作用下的总应变能可按下式估算：(1/2)s i i W Fu =∑ （4） 式中i F 质点i 的水平地震作用标准值；i u 质点i 对应于水平地震作用标准值的位移；速度线性相关型消能器在水平地震作用下所消耗的能量可按下式估算：2221(2/)cos cj j j j W T C u πθ=∆（5） 式中1T 消能减震结构的基本自振周期；j C 第j 个消能器由试验确定的线性阻尼系数；cos j θ第j 个消能器的消能方向与水平面的夹角；j u ∆第j 个消能器两端的相对水平位移；工程中利用粘滞阻尼器直接消能减震时基本以非线性阻尼器为主，速度指数取值一般在0.3～1.0之间，原因是非线性阻尼器在低速运动（如小震或风荷载）中也可以获得较好的减震效果，提供较大的出力，并吸收更多的能量，获得更大的滞回曲线。