1.2　阻尼器的设计目标和理念

很多人会有疑问，传统建筑已经有上百年的抗风抗震历史，为什么还要考虑使用结构保护系统？特别是为什么要在建筑上使用阻尼器？从大的概念上看，这是因为：

第一，为地震工程、抗风工程几大动力难题寻找更好的解决办法；

第二，科学不断发展，开辟了解决结构工程问题的新思路；

第三，减少结构受力体系的价格；

第四，阻尼器的潜力很大，可以抵抗预想不到的动力荷载；

第五，可以使结构最大限度地保持在弹性范围内工作。

在北京火车站抗震加固工程中，曾对抗震剪力墙和阻尼器两个方案做了对比，结果见表1-2。

人们对于在一个固定的“死结构”上安置一个“可动机构”去减少振动荷载也许有几分介意，但运动是绝对的，特别是结构从建设的第一天起就要准备承受地震、风振等振动荷载的冲击。对这样的“活动”荷载，用一个更适用它的“可动的机构”去抗衡和准备，可能更有效、更节省。如果了解汽车这种常用交通工具的减振器的作用，就应该不难接受使用阻尼器消能的理念了。

我国现行抗震设计规范中已经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实际工程应用的体会，下面谈一下在建筑上使用阻尼器的目标和理念。简单地说，安置阻尼器可以有以下目的：

1.增加抗震、抗风能力

原设计可能已经满足所有规范规定的抗震抗风要求，加上液体黏滞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震能力。同时，只要阻尼器安装得合适，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，在高发地震区，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。

2.用阻尼器防范罕遇大地震或大风

按“小震不坏大震不倒”的原则，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，特别是用阻尼器来解决罕遇大地震的问题，不仅对新建结构建议采用这一设计理念，对原设计未设防抗震或设防不足的结构加固工程也很适合。

这一理念会带来经济实用和可靠的结果，合理的设计可以为工程节省费用，且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，主要想提出和推广的便是这一设计理念。

国外有的工程，在结构的小震设计中也充分利用了阻尼器的优越性，可以用加阻尼器后的修正反应谱值作结构的设计。

3.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人们的注意。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。

4.解决常规办法难以解决的问题

在结构设计中有时遇到高地震烈度、土质情况恶劣的地区，单纯地加大梁柱的尺寸会引起结构刚度增加，结构的自振周期减小，其结果可能引起更大的地震力。结构设计若落入这一恶性循环中，有时用常规的办法难以解决。而著名的墨西哥市长大楼工程就提供了一个摆脱这一恶性循环的榜样。

结构抗震如果使用液体黏滞阻尼器，由于其本身没有刚度，也就不会改变结构的频率，且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，建议加入液体黏滞阻尼器重新作一下分析，可能会取得预想不到的好结果。

5.结构上的其他需要

除了提高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震上对结构有所帮助，具体汇总如下：

（1）大跨空间钢结构、体育场馆，特别是开启式屋顶运动中的减震；

（2）超高层钢结构建筑抗风的TMD系统；

（3）减少楼板和大型屋盖垂直振动的TMD系统；

（4）配合基础隔震的建筑，加大阻尼，减少位移；

（5）设备基础减震；

（6）特别重要的建筑——核电站、机场控制室；

（7）结构复杂、难以计算的建筑；

（8）加固工程中，空间受限时，最好的选择；

（9）军事工程，抗爆工程。

当然，阻尼器还是个新生事物，其应用和理念都还在发展，并具有广阔的发展空间。