1.2　阻尼器的設計目標和理念

很多人會有疑問，傳統(tǒng)建筑已經有上百年的抗風抗震歷史，為什么還要考慮使用結構保護系統(tǒng)？特別是為什么要在建筑上使用阻尼器？從大的概念上看，這是因為：

第一，為地震工程、抗風工程幾大動力難題尋找更好的解決辦法；

第二，科學不斷發(fā)展，開辟了解決結構工程問題的新思路；

第三，減少結構受力體系的價格；

第四，阻尼器的潛力很大，可以抵抗預想不到的動力荷載；

第五，可以使結構最大限度地保持在彈性范圍內工作。

在北京火車站抗震加固工程中，曾對抗震剪力墻和阻尼器兩個方案做了對比，結果見表1-2。

人們對于在一個固定的“死結構”上安置一個“可動機構”去減少振動荷載也許有幾分介意，但運動是絕對的，特別是結構從建設的第一天起就要準備承受地震、風振等振動荷載的沖擊。對這樣的“活動”荷載，用一個更適用它的“可動的機構”去抗衡和準備，可能更有效、更節(jié)省。如果了解汽車這種常用交通工具的減振器的作用，就應該不難接受使用阻尼器消能的理念了。

我國現(xiàn)行抗震設計規(guī)范中已經有了關于消能減震的有關規(guī)定。結合國內外有關阻尼器應用發(fā)展情況和實際工程應用的體會，下面談一下在建筑上使用阻尼器的目標和理念。簡單地說，安置阻尼器可以有以下目的：

1.增加抗震、抗風能力

原設計可能已經滿足所有規(guī)范規(guī)定的抗震抗風要求，加上液體黏滯阻尼器在振動過程中起到耗能和增加結構阻尼的作用，從而降低結構反應的基底剪力，減少整個結構的受力，也就可以大大提高結構的抗震能力。同時，只要阻尼器安裝得合適，設置到不同的需要方向，還可以預防和減少原設計沒有考慮或考慮不足的振動受力。

對特別重要的結構，在高發(fā)地震區(qū)，花錢不多，設置這一第二防線是很值得的；對于非嚴重地震區(qū)，也可以用阻尼器達到抗風和增加抗震能力的目的。

2.用阻尼器防范罕遇大地震或大風

按“小震不壞大震不倒”的原則，可以用常規(guī)的設計辦法使設計滿足多遇地震的抗震要求。對于罕遇的大地震，可能顯得不足、不理想或不經濟。用結構的被動保護系統(tǒng)，特別是用阻尼器來解決罕遇大地震的問題，不僅對新建結構建議采用這一設計理念，對原設計未設防抗震或設防不足的結構加固工程也很適合。

這一理念會帶來經濟實用和可靠的結果，合理的設計可以為工程節(jié)省費用，且國外抗震先進國家大都采用這一理念。在所有可能發(fā)生地震的地區(qū)，主要想提出和推廣的便是這一設計理念。

國外有的工程，在結構的小震設計中也充分利用了阻尼器的優(yōu)越性，可以用加阻尼器后的修正反應譜值作結構的設計。

3.減少附屬結構、設備、儀器儀表等第二系統(tǒng)的振動

在破壞性地震震害分析中，結構內部附屬結構、設備、儀器儀表等第二系統(tǒng)的振動和破壞越來越引起人們的注意。從經濟上看，這些內部系統(tǒng)的價值可能遠遠超過結構本身。增加結構保護系統(tǒng)出于保護這一附屬系統(tǒng)就不奇怪了。應該說，采用阻尼器系統(tǒng)減少醫(yī)院、計算機房、交通及航空等重要控制中心內部附屬設備的振動是非常必要的。

4.解決常規(guī)辦法難以解決的問題

在結構設計中有時遇到高地震烈度、土質情況惡劣的地區(qū)，單純地加大梁柱的尺寸會引起結構剛度增加，結構的自振周期減小，其結果可能引起更大的地震力。結構設計若落入這一惡性循環(huán)中，有時用常規(guī)的辦法難以解決。而著名的墨西哥市長大樓工程就提供了一個擺脫這一惡性循環(huán)的榜樣。

結構抗震如果使用液體黏滯阻尼器，由于其本身沒有剛度，也就不會改變結構的頻率，且阻尼器增加了結構的阻尼比，起到耗能的作用，比較容易解決這一困難問題。

在高烈度地震區(qū)，設計變得很困難的情況下，建議加入液體黏滯阻尼器重新作一下分析，可能會取得預想不到的好結果。

5.結構上的其他需要

除了提高結構主體的的抗震抗風能力外，阻尼器還能在很多其他方面的抗震上對結構有所幫助，具體匯總如下：

（1）大跨空間鋼結構、體育場館，特別是開啟式屋頂運動中的減震；

（2）超高層鋼結構建筑抗風的TMD系統(tǒng)；

（3）減少樓板和大型屋蓋垂直振動的TMD系統(tǒng)；

（4）配合基礎隔震的建筑，加大阻尼，減少位移；

（5）設備基礎減震；

（6）特別重要的建筑——核電站、機場控制室；

（7）結構復雜、難以計算的建筑；

（8）加固工程中，空間受限時，最好的選擇；

（9）軍事工程，抗爆工程。

當然，阻尼器還是個新生事物，其應用和理念都還在發(fā)展，并具有廣闊的發(fā)展空間。