前言

提到結(jié)構(gòu)保護系統(tǒng)，很多結(jié)構(gòu)工程界的工程師已經(jīng)不陌生。液體黏滯阻尼器、屈曲約束支撐及隔震支座等系統(tǒng)已經(jīng)在結(jié)構(gòu)應(yīng)用上得到廣泛發(fā)展，其他如金屬屈服阻尼器、摩擦阻尼器、阻尼墻等設(shè)備在我國也大量涌現(xiàn)并得到應(yīng)用。

從1999年北京火車站在抗震加固中安置了32個液體黏滯阻尼器開始到現(xiàn)在，我們已經(jīng)為北京銀泰中心、北京盤古大觀、廣州大學(xué)體育場、上海東航機庫、武漢保利大廈、天津國貿(mào)等20多個建筑工程進行過減震設(shè)計，并安置了世界先進的Taylor公司液體黏滯阻尼器，以增加這些超高層或大跨度建筑的耗能能力。近20年來，對這些建筑的抗風(fēng)、抗震分析，以及阻尼器的生產(chǎn)、測試、安裝和驗收，都為我們提供了寶貴的經(jīng)驗，這些項目中有的已經(jīng)成為我國建筑結(jié)構(gòu)上阻尼器應(yīng)用的標(biāo)志性工程。我們在中國鐵道出版社幫助下出版了介紹液體黏滯阻尼器在橋梁上應(yīng)用的《橋梁工程液體黏滯阻尼器設(shè)計與施工（配盤）》一書，翻譯了美國康斯坦丁諾（MICHAEL.C.Constantinou）教授的專著《橋梁地震保護系統(tǒng)》，2015年針對我國減隔震耗能系統(tǒng)的發(fā)展和存在的問題，我們又撰寫了《結(jié)構(gòu)保護系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展》一書作進一步討論。作為兄弟篇，本書是想總結(jié)液體黏滯阻尼器在建筑工程上的應(yīng)用與發(fā)展。

我們所完成的建筑項目，多數(shù)都屬于一些超高、超限的超高層結(jié)構(gòu)及大跨度空間結(jié)構(gòu)，幾乎每個工程都經(jīng)過我們的充分分析與計算而完成，最終通過設(shè)置阻尼器巧妙地提高了結(jié)構(gòu)性能并實現(xiàn)了設(shè)計意圖。本書希望和大家交流的內(nèi)容很多，其中針對在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算和阻尼器應(yīng)用上所遇到的問題，介紹了我們做過的工作和發(fā)表的論文中的觀點，包括針對特殊結(jié)構(gòu)應(yīng)用阻尼器方面的優(yōu)化設(shè)計及經(jīng)濟分析、新式阻尼器安置方法、加強層上設(shè)置阻尼器的效果、TMD系統(tǒng)和直接安置阻尼器的效果對比、阻尼器簡化計算方法和數(shù)值積分結(jié)果的對比、結(jié)構(gòu)上的能量耗散及阻尼比的計算、對規(guī)范剪重比的控制標(biāo)準(zhǔn)等問題。在書中，我們也盡可能地摘錄了一些國際上液體黏滯阻尼器工程的理論討論和優(yōu)秀工程案例。

關(guān)于阻尼器在結(jié)構(gòu)工程上的運用，其中一部分是如何設(shè)計使其滿足相應(yīng)功能要求，即消能減震的設(shè)計階段；另外一部分則是如何將設(shè)計成果進行具體實施，即消能減震的實施階段，這部分內(nèi)容涵蓋了阻尼器的生產(chǎn)、測試以及安裝、驗收等多個環(huán)節(jié)，是整個項目成敗的關(guān)鍵，也是目前我國亟待改善之處。

我國在建筑工程上飛速發(fā)展，大量新建建筑及需要加固的建筑給我們提出了越來越多的阻尼器應(yīng)用需求，我國很多自主品牌的阻尼器正是在此背景下產(chǎn)生的。在未經(jīng)嚴(yán)格檢查管理的情況下，很多產(chǎn)品的基本理念和核心技術(shù)在很大程度上仍需改進，一些產(chǎn)品的質(zhì)量和水平也有待提高。在我國已經(jīng)發(fā)展使用二十多年的阻尼器理論和大量的實用產(chǎn)品中，仍然存在以下不足和問題：

（1）有的知名大學(xué)的教授不花心思研究減隔震產(chǎn)品的原理和技術(shù)，簡單地抄襲國外的論文和專利，把可以正確發(fā)展的理論引上歧途，申報了很多并未真正理解的“抄襲專利”，更可怕的是把錯誤和偏向帶到實際的工程中。

（2）國際上早已被否定的一些減震技術(shù)被我國某些知名學(xué)者未加發(fā)展地搬過來，在不能解決其致命缺點的前提下在國內(nèi)工程中使用并報獎。

（3）近十年來，我國已經(jīng)安置了多套檢測阻尼器的動力測試設(shè)備，但長期以來不能嚴(yán)格地檢測減隔震產(chǎn)品。新安置的檢測設(shè)備可能很好，但使用和操作的人員有的并不負(fù)責(zé)，也不去研究所必須經(jīng)過的檢測和控制質(zhì)量，像美國土木工程學(xué)會20世紀(jì)90年代組織的HITEC第三方聯(lián)合預(yù)檢測在我國連一次類似的活動都安排不起來，真正遵循并實施到位的工程極其罕見。

（4）我國有不少“新發(fā)展減震技術(shù)”，例如金屬阻尼器的抗小震及抗風(fēng)技術(shù)，阻尼墻的減震技術(shù)。在我國發(fā)展應(yīng)用的文章有之，但關(guān)于產(chǎn)品的嚴(yán)格檢測和對比其使用效果的文章幾乎沒有。與此形成鮮明反差的是，美國大學(xué)加州伯克利分校對液體黏滯阻尼器、BRB及阻尼墻三者的優(yōu)缺點、測試和檢測辦法、產(chǎn)品的體積、減震效果進行了大量試驗和對比分析，并通過對比判定其發(fā)展方向，從而引導(dǎo)工程界能夠正確運用這些產(chǎn)品。

（5）我國某減震設(shè)備廠家（南京某公司）在一次國內(nèi)的聯(lián)合測試中，由于參與測試的阻尼器完全破壞而在其后不久破產(chǎn)，但該公司的阻尼器產(chǎn)品在參與此次測試之前，在國內(nèi)37個工程項目上已經(jīng)安置了。我國還有大量類似的工程案例，這些已經(jīng)知道安置了不合格的阻尼器的工程未經(jīng)處理。

阻尼產(chǎn)品未經(jīng)嚴(yán)格檢測就放到結(jié)構(gòu)上使用，又沒有經(jīng)過安置后的檢測，會給我國實際工程的抗震、抗風(fēng)帶來難于估量的大問題，不能達到這些核心技術(shù)的阻尼器是不能在長期工作中保證設(shè)計要求的。隨著減震產(chǎn)品在建筑結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用越來越廣泛，國家層面已經(jīng)認(rèn)識到這些問題的嚴(yán)重性了，如建設(shè)部最近發(fā)布了《建設(shè)工程抗震管理條例》（征求意見稿），對阻尼器等減震產(chǎn)品提出了嚴(yán)格的要求和管理。我們盼望能盡快執(zhí)行這些條例，徹底改變我國在這個領(lǐng)域中的亂象和問題。為了結(jié)構(gòu)的安全著想，我們迫切希望國內(nèi)相關(guān)部門能夠加強使用前公開測試和幾年后的定期檢測這一要求。

在提高管理水平的同時，同樣重要的是生產(chǎn)廠家能夠理解并攻下阻尼器的以下三個核心技術(shù)方面：

第一，為了使阻尼器能在地震發(fā)生時快速啟動，在各種環(huán)境下都能按設(shè)計的本構(gòu)關(guān)系耐久、嚴(yán)格的工作，并能在長期使用時檢查阻尼器的內(nèi)壓及工作狀態(tài)，對黏滯阻尼器預(yù)加高壓是十分必要的，當(dāng)然，采用這種高壓動密封設(shè)計更需要很高的加工精度，才能在長期使用中保證不漏油。

第二，阻尼器本構(gòu)關(guān)系的同一性。阻尼器應(yīng)能在不同工作頻率和速度、不同的溫度環(huán)境下，均能夠保持設(shè)計的本構(gòu)關(guān)系。其核心技術(shù)是美國Taylor公司20世紀(jì)80年代發(fā)明出來的內(nèi)部活塞頭，這種高科技產(chǎn)品也就需要阻尼器廠家在產(chǎn)品出廠前提供包括各種不同環(huán)境下完整統(tǒng)一的測試報告。

第三，阻尼器長期使用的耐久性?！督ㄖ軠p震技術(shù)規(guī)程》（JGJ 297—2013）第8.7.2條明確指出：“黏滯消能器和黏彈性消能器在正常使用情況下一般10年或二次裝修時應(yīng)進行目測檢查，在達到設(shè)計使用年限時應(yīng)進行抽樣檢驗。消能部件在遭遇地震、強風(fēng)、火災(zāi)等災(zāi)害后應(yīng)進行抽樣檢驗。”這也是我們一直想要提倡的保證抗震質(zhì)量的目標(biāo)，這比使用阻尼器時在線健康監(jiān)測更有實際意義。

20年來結(jié)構(gòu)減震技術(shù)飛速發(fā)展，很多工程案例是早期寫的文章，有待改進和提高。鑒于筆者的精力和水平有限，本書內(nèi)容遺漏和不足之處在所難免，還望不吝指正。

陳永祁

2018年4月