第卷第期
结构工程师
年月
新型黏弹性阻尼器性能试验研究
周颖龚顺明
同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海
摘要黏弹性阻尼器是种典型的被动控制装置它是通过黏弹性材料的剪切滞回耗能起到提高结
构阻尼和减小结构地震或风振响应的目的根据年颁布的《建筑消能阻尼器
》
对黏弹性阻尼器出厂检验的要求对将应用在南京大报恩寺新塔项目上的个某新型材料黏弹性阻
尼
器进行了性能试验评价的项目包括外观质量尺寸偏差最大阻尼力表观剪切模量损耗因子滞
回
曲
线和表观剪应变极限值试验结果表明该种阻尼器具有良好的力学性能满足中国规程的相
关要求
可以
应用于建筑结构抗震及抗风
设计
关键词黏弹性阻尼器性能试验中国规程出厂检验
細佩餅充分发挥其耗能作用从而有
效减
引言少结构本身需耗散的地震能量起到提高结构的阻尼和减小结构响应的目的因此能够有效地改善结构性
近期世界范围内地震频发其具有突发性强破能和减轻结构震害黏弹性材料滞回曲线饱满耗能
坏性大的特点与
其他自然灾害如风灾火灾等的显著减震能力非常强不同于金属阻尼器和
摩擦
区别在于几乎所有的人员伤亡和经济损失都与工程
器其在小震情况下也能耗能同时可以用于风振控
结构的破坏密切相关因而工程结构的抗震减震设计制并具有安装简单造价低廉性能优良等特点除显得尤为重要了可以細于建筑结构外它还可以細在桥梁随
點弹性阻
尼
器
种常见的被动消能减震装置
输电塔等当中具有广泛的工程应用前景
它的
减震原理是在地震作用下黏弹性阻尼器率先进
周云⑴吴波⑷和周颖等针对不同类型和材料
的黏弹性阻尼器进行了性能试验研究为了
研究某
收稿日期
基金项目国
家自然科学基金项目上海市青年科技启明星计
划
联系作者种新型材料的黏弹性阻尼器的力学性能和耗能特性以及检测要安装阻尼器的性能是否达到设计值本文试验方案
根据《建筑消能阻尼器》以
下简
称为规程针对黏弹性阻尼器出厂检验的要求对本试验使用的黏弹性阻尼器是由两块约束钢
将应用在南京大报恩寺新塔项目上的个新型材料板和中间块钢板以及钢板之间填充的两层新黏弹性阻尼器进行了性能试验研究评价的项目包括型黏弹性材料组成试验采用的是足尺试件每
层
外观质量尺寸偏差最大阻尼力表观剪切模量损耗黏弹性材料剪切面积为
厚度
因子滞回曲线和表观剪应变极限值为其尺寸和图片如图所
示
十壮抽穴龜
计—料
叶
賺丄灞
十§
尺寸照
片
图黏弹性阻尼器尺寸及照片
按照规程条的要求对建筑消能产品验部分的试验工况如表
所示
需要进行外观质量检验以及力学性能检验黏弹本试验在同济大学土木工程防灾国家重点实验性阻尼器产品抽检数量为同工程同类型同室进行采用作动器及数据采集系统对
规格数量的由于设计用于南京大报恩寺阻尼器进行试验试验装置照片如图所示新塔项目中的黏弹性阻尼器共计个故
抽检
矣
数量为个根据规程条进行外观质量检
士
验检验项目包括外观质量和尺寸偏差根据规程
条进行力学性能检验检验项目包括表观
剪应变极随!大隱力誠剪憾量
因子和滞回曲线因此个黏弹性阻尼器均
要
进行外观质量检验和力学性能检验力学性能检
表弹性阻尼器试验工况
養工况内容输人幅值应变频率圈数
表观剪切模量±
损耗因子
□
回曲—
±
±°°
丄
±工表观剪应变
…
图试验加载装
置
极限
值
±
试验结
果
±
±°°
对个黏弹性阻尼器编号分别为试验研究结构工程师第卷第期
和按照规范要求分别进行上述试验偏差±用游标卡尺及卷尺
等进行检测
项目试验过程及结果分析如下个黏弹性阻尼器长度和截面有效尺寸偏差符合规
外观賴
人日尸
用目
视放大镜等进行检测表明阻尼器钢板
平整无锈蚀无毛刺标记清晰并涂刷防诱涂规程条规定控制位移“
料黏弹性阻尼材料表面密实相对平整满足规〃在工作频率下作次具有稳定滞
程条的要求回曲线的循环取第次循环时滞回曲线的最大
尺寸偏差
力大
力
个黏弹性阻尼器试件在环境温度工作频
规程条规定黏弹性阻尼器长度允率和位移幅值下
的单
许偏差±黏弹性阻尼器截面有效尺寸允许圈第圈滞回曲线如图
所示
图中力是指试验
位移位移位移位移厂□
位移位移图位移幅值下第次循环时滞回曲
线机加给阻尼器的力位移是指阻尼器中间钢板在水平向
的
剪切位移个黏弹性阻尼器试件的最
大阻尼力实测值如表所示试验过程中黏弹性规程条规定控制位移材料与约束钢板间未出现剥离现象在工作频率下作次具有稳定
滞
表截弹性阻尼器最大阻尼力
胃
一位移对应的恢复力与零位移对应的恢
复力的
匕
—值作为损耗因子的
实测
值
晶□士八
个黏弹性阻尼器试件在环
境
温度工作频
最大阻尼力试件编号率
杻和位移幅值下
的损
耗因子计算如表所示黏弹性
阻尼器损耗因子
在和下的设计值分别为和
满足规程要求实测值应在设
计值
的±以内
的
规定
表观剪切模量表弹性阻尼器损耗因子
规程条规定控制位移
在工作频率下作次具有稳定滞回
曲
线
的
试件编号
损耗因子
循环取第次循环时滞回曲线的值计算表
观
剪
切模量表观剪切模量定义为阻尼器的剪应力
了
与剪应变的比
值平
均值
表观剪应变极限值规程条规定在工作频率下控制位移
作次稳
称为等效刚度为黏弹性材料胃
定滞回曲线的循环如黏弹性材料与约束钢板间出
剪切面积为黏弹性材料厚度现剥离现象则试验停止并取这时的位移值确定表个黏弹性阻
尼
器试件在环境温度
工作频观剪应变极限值其值为黏弹性材料切向
位移与黏
率和位移
幅值下的
表
单
性材料厚度之比的最大值用百分率表示
观剪切模量计算如表所示黏弹性阻尼器表观
对个黏弹性阻尼器试件在环境温度工作频
剪切模量在和下的设计值分别为
率下实施控
制位
移
和满足规程要求实工况
试
件未
出现點弹性材料与约束钢
测值应在设计值的±以内的规定
板间剥离的现象继续实施、
工况试验结束因此个黏弹性阻尼器表观
表黏弹性阻尼器表观剪切模量剪应变极限值可取为个黏弹性阻尼器试件在环境温度工作频
率位移幅值
下第次循环时滞回曲线如图所本
试件编
号滞回曲线
规程条规定消能器在各种试
验
工
况下试验滞回曲线应光滑无异常个黏弹
性
阻尼器试件在各种试验工况下的典型试验滞回如
图所示由图可知滞回曲线满足规程要求