阻尼器

Damper

阻尼器（也稱消能器、減震器），是以提供運動的阻力，耗減運動能量的裝置。從能量的觀點來說，地震作用輸入到結構中的能量由系統的動能、變形能和阻尼耗能組成，而系統的應變能又由彈性變形能、塑性變形能和滯回耗能3部分組成。消能減震技術就是通過增大結構的阻尼集中耗散地震輸入的能量，從而避免和減少主體結構的損傷，達到減震目的。

通俗來說，阻尼器能夠抵消構建物受到的外力，使構建物保持穩定，減小共振幅度。

起初，是在航天、航空、軍工、槍炮、汽車等行業中應用各種各樣的阻尼器來減振消能。從20世紀70年代后，人們開始逐步地把這些技術轉用到建筑、橋梁、鐵路等結構工程中，其發展十分迅速。

阻尼器的類型

阻尼器按照所采用的減震裝置類型，可以分為速度相關型、位移相關型和其他類型。

速度相關型阻尼器（其耗能能力與速度大小相關），通常由黏滯或黏彈性材料組成，在地震作用下利用黏滯和粘彈材料的特性來耗散地震能量，主要分為黏滯阻尼器和粘彈性阻尼器。

粘彈性金屬阻尼器構造

位移相關型阻尼器（其耗能能力與位移大小相關），通常由塑性變形性能好的材料組成，在地震往復作用下通過塑性滯回耗能來耗散地震能量，如軟鋼剪切阻尼器、金屬彎曲阻尼器、屈曲約束支撐、摩擦型阻尼器等。

屈曲約束支撐的構造

其他類型的阻尼器有質量調諧阻尼器（TMD）和液體調諧阻尼器（TLD）等。

質量調諧阻尼器

阻尼器的應用案例

臺北101

臺灣位于地震帶上，常年受到地震和臺風災害的影響，所以“抗震”和“防風”是建設臺北101大廈必須要克服的大問題。因此，全球首個最大的、外露的質量調諧阻尼器便誕生了。

這個巨大的、金光燦燦的球型阻尼器重達660余噸，直徑5.5米，四周用鋼索吊著，下面同時加裝了8組小的液體阻尼器。

這個質量調諧阻尼器在臺風和地震來襲，大樓側面受力時，會通過計算機偵測后，以相應的擺動產生反作用力，抵消部分大樓的壓力。2015年4月20日臺灣花蓮東部近海發生6.3級地震時,這顆在臺北101大廈87樓沉睡的超大巨球，突然蘇醒了，球體正負擺幅達15厘米，創下臺灣地震史上最大幅度，臺北101大樓有驚無險，躲過了強震。

上海中心

上海中心大廈是中國第一高樓、世界第二高樓，地上127層，地下5層，總高632米。大廈頂樓的125-126層就藏著一個“鎮樓神器”——有“上海慧眼”之稱的大型阻尼器。

該阻尼器是中國自主研發的擺式電渦流調諧質量阻尼器，可以抗7級地震和12級臺風。阻尼器重達1000噸，乃世界最重，由12根吊索、質量塊、阻尼系統和主體保護系統四部分組成。阻尼器的質量塊和吊索構成了一個巨大的復擺，通過與主體結構的共振，進而有效抵御大樓的晃動。

2018年在臺風“安比”登陸上海時，阻尼器擺幅達到40厘米至50厘米。在臺風利奇馬的影響下，上海中心大廈里的阻尼器擺動幅度達到將近50厘米。

通過國內外科研人員不斷的開發與研究，

阻尼器的應用發展迅速，

積累了大量的科研成果，

目前已在國內外大量的工程項目中

得到了廣泛應用。

當建筑達到一定高度，純粹靠提高結構抗側力體系剛度的方法會比較困難，一些超高層建筑就會在樓內添加阻尼器來減輕結構的振動響應。

但是，阻尼器并非超高層建筑的必需品，通過合理的建筑結構設計可以起到減弱風和地震對建筑物的作用，就不需要添加阻尼器了。

END

參考資料來源：

《消能減震技術研究應用進展側述》景銘 戴君武

《大樓晃！阻尼器是神馬？》人民資訊