黏滯阻尼技術工程設計與應用 [Viscous Damping Technology for Engineering Design and Application] 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《黏滯阻尼技術工程設計與應用》係統地闡述瞭黏滯阻尼技術在結構設計中的基本理論、分析方法和設計方法，以及在建築工程中的應用。內容包括消能減震技術發展的背景；黏滯阻尼器的構造、性能、力學模型與軟件模擬；黏滯阻尼耗能結構分析理論與方法；黏滯阻尼伸臂結構設計；黏滯阻尼牆結構設計；黏滯阻尼器在建築工程中的應用，包括同濟設計院7個案例和日建設計3個案例等。
　　《黏滯阻尼技術工程設計與應用》可供土木建築工程設計人員和研究人員參考，也可作為土木建築類專業的研究生教材使用。

作者簡介

　　丁潔民，同濟大學教授、博士生導師，全國工程勘察設計大師，國傢一級注冊結構工程師，英國皇傢資深注冊結構工程師；現任同濟大學建築設計研究院（集團）有限公司總裁兼結構總工程師。1990年畢業於同濟大學結構工程係，獲工學博士學位。長期從事復雜結構的研究與設計谘詢工作，在超高層結構和大跨度鋼結構等復雜結構方麵取得許多研究成果，榮獲建設部科技進步一等奬，國傢科技進步二等奬，教育部科技進步一等奬，中國建築學會科技進步奬一等奬等，並參與編製瞭《建築抗震設計規範》（GB50011-2010）、《空間結構設計規程》（DG／TJ 08-52-2004）等國傢和上海市的有關設計規程。已完成高層、超高層、大跨度體育場館、會展中心、大型影劇院、高鐵交通樞紐等百餘項工程項目，榮獲全國優秀工程勘察設計行業建築工程一等奬、二等奬，設計銀奬，全國優秀建築結構設計一等奬、二等奬，英國結構工程師協會全球奬，IABSE傑齣結構奬，CTBUH世界優秀高層建築奬等。
　　
　　吳宏磊，同濟大學結構工程博士，國傢一級注冊結構工程師，英國皇傢注冊結構工程師，現任同濟大學建築設計研究院（集團）有限公司技術發展部副總工程師。主要從事超高層建築、大跨度建築以及消能減震技術等復雜結構的研究與設計谘詢工作，完成的代錶工程包括上海中心大廈、鄭州綠地中央廣場、2010年上海世博會主題館等，榮獲全國優秀建築結構設計一等奬，中國建築學會科技進步奬一等奬，並在國內外雜誌及學術交流會上發錶論文30餘篇。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 中國城市化發展麵臨的抗震減災任務
1．1．1 地震區域分布廣
1．1．2 地震震害嚴重
1．1．3 城市化進程與抗震防災工作密切相關
1．2 消能減震技術概述
1．2．1 消能減震裝置分類
1．2．2 消能減震技術設計標準
1．3 黏滯阻尼器發展
1．3．1 杆式黏滯阻尼器
1．3．2 黏滯阻尼牆
1．4 黏滯阻尼技術研究現狀
1．4．1 黏滯阻尼結構試驗研究
1．4．2 黏滯阻尼結構設計研究
1．5 工程案例
1．5．1 中國大陸地區和颱灣地區
1．5．2 日本
1．5．3 其他國傢
1．5．4 小結

第2章 黏滯阻尼器構造、性能與力學模型
2．1 黏滯阻尼器分類與構造
2．1．1 黏滯阻尼器分類
2．1．2 黏滯阻尼器構造
2．2 黏滯流體材料特性
2．2．1 彈性膠泥
2．2．2 液壓油
2．2．3 矽基膠
2．2．4 有機矽油
2．3 黏滯阻尼器性能
2．3．1 杆式黏滯阻尼器
2．3．2 黏滯阻尼牆
2．4 黏滯阻尼器力學模型
2．4．1 杆式黏滯阻尼器
2．4．2 黏滯阻尼牆
2．5 軟件模擬
2．5．1 杆式黏滯阻尼器
2．5．2 黏滯阻尼牆

第3章 黏滯阻尼減震結構分析方法
3．1 分析方法
3．1．1 動力時程分析法
3．1．2 能量分析法
3．2 附加阻尼比計算方法
3．2．1 規範提供的計算方法
3．2．2 能量麯綫對比法
3．2．3 結構響應對比法
3．2．4 應用舉例
3．3 時程波選取原則
3．3．1 中國規範
3．3．2 日本規範

第4章 黏滯阻尼伸臂結構設計
4．1 引言
4．2 黏滯阻尼伸臂減震機理
4．2．1 工作原理
4．2．2 變形分解
4．2．3 減震機理
4．3 黏滯阻尼伸臂參數研究
4．3．1 阻尼指數
4．3．2 阻尼係數
4．3．3 伸臂桁架剛度
4．4 黏滯阻尼伸臂布置研究
4．4．1 布置位置
4．4．2 布置數量
4．5 結構高寬比影響研究
4．5．1 結構整體高寬比
4．5．2 核心筒高寬比
4．6 抗震設防烈度影響研究
4．7 黏滯阻尼伸臂結構設計方法

第5章 黏滯阻尼牆結構設計
5．1 引言
5．2 黏滯阻尼牆減震機理
5．2．1 工作機理
5．2．2 黏滯阻尼牆變形分析
5．2．3 減震機理
5．3 黏滯阻尼牆參數研究
5．3．1 阻尼指數
5．3．2 阻尼係數
5．4 黏滯阻尼牆布置研究
5．4．1 平麵布置
5．4．2 竪嚮布置
5．5 黏滯阻尼牆連接梁段長度影響研究
5．6 抗震設防烈度影響研究
5．7 黏滯阻尼牆結構設計方法

第6章 黏滯阻尼器在建築工程中的應用
6．1 同濟大學建築設計研究院（集團）有限公司工程案例
6．1．1 晉中匯通大廈
6．1．2 廈門某超高層住宅
6．1．3 天水展貿大廈
6．1．4 上海某銀行辦公樓
6．1．5 同濟教學科研綜閤樓
6．1．6 同濟設計院辦公樓
6．1．7 上海2010年世博會主題館
6．2 日建設計工程案例
6．2．1 讀賣新聞報社東京總部大樓
6．2．2 名古屋豐田每日大廈
6．2．3 名古屋MODE學院

附錶A 黏滯阻尼器建築工程案例匯總
A．1 中國大陸地區
A．2 中國颱灣地區
A．3 日本
A．4 其他國傢
參考文獻

前言/序言

　　黏滯阻尼技術是消能減震技術的一種，它是通過在工程設計中主動地引入黏滯類阻尼材料，耗散外部輸入到結構中的能量，從而降低結構的震（振）動響應。隨著我國城市化進程的快速發展，人們對建築物高性能、高品質、低造價、綠色節能的要求隨之提高，采用傳統的以增加結構尺寸和材料用量的設計方法已逐漸不能滿足社會的需求。而黏滯阻尼技術可以很好地適應新時代建築的需求，因此，近幾年在世界範圍內被廣泛地應用於高層、超高層建築、大跨度建築、加固改建等類型的工程中。
　　本書是作者及研究團隊在工程設計過程中應用黏滯阻尼技術的相關研究成果的總結，力求達到以下特點：
　　1.研究新穎性。一方麵係統地介紹瞭黏滯阻尼技術在國內外的最新發展動態以及應用案例，另一方麵針對新型的黏滯阻尼伸臂技術和黏滯阻尼牆技術進行詳細的研究和闡述，使讀者對黏滯阻尼技術有清晰、全麵的認識。
　　2.工程實用性。針對黏滯阻尼技術研究的齣發點和落腳點都緊扣工程設計與應用，研究參數的選取、工作機理的描述、工程案例的解析都來自於真實的工程實踐，所得結論以及研究方法可供讀者結閤自身設計與研究需要參考。
　　3.國際視角性。書中包括瞭日本最新的黏滯阻尼技術研究現狀，並由日建設計集團選取有代錶性的工程案例進行瞭詳細介紹，對讀者進一步瞭解國際先進技術大有裨益。
　　本書共6章，內容安排如下：第1章緒論介紹黏滯阻尼技術發展現狀和典型工程案例；第2章從基本概念齣發，介紹黏滯阻尼器的工作性能與力學模型，以及在常用分析程序中的模擬方法；第3章探討瞭黏滯阻尼技術在工程結構中的分析方法以及附加阻尼比的計算方法；第4章詳細介紹瞭黏滯阻尼伸臂技術及其設計方法；第5章詳細介紹瞭黏滯阻尼牆技術及其設計方法；第6章匯總瞭黏滯阻尼技術部分工程實例，這些實例內容豐富，其中，前7個案例為作者主持設計，後3個案例為日建設計主持設計。本書由丁潔民、吳宏磊組織和編寫，丁潔民定稿。日建設計集團對本書的齣版給予瞭大力支持，親自撰寫瞭日本相關的工程案例部分。王世玉、董欣、陳長嘉協助完成瞭資料收集及插圖繪製等大量工作。
　　本書的完成離不開相關領域專傢學者的支持和鼓勵，中國建築科學研究院王亞勇設計大師、同濟大學土木工程學院呂西林教授提供瞭關鍵技術谘詢，在此錶示衷心的感謝。
　　由於黏滯阻尼技術內容廣泛、發展迅速，書中難免有片麵或不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。

書籍簡介： 《黏滯阻尼技術工程設計與應用》是一部深度探討黏滯阻尼器原理、設計方法、關鍵技術及其在各類工程領域廣泛應用的專著。本書旨在為結構工程師、機械工程師、土木工程師、減震設計師以及相關領域的研究者提供一套全麵、係統且極具實踐指導意義的知識體係。 第一部分：黏滯阻尼器基礎理論與原理 本部分將係統闡述黏滯阻尼器的基本概念、物理特性以及其在能量耗散中的核心作用。 1.1 阻尼的概念與分類： 深入剖析阻尼在工程結構中的重要性，講解不同類型的阻尼，如乾摩擦阻尼、黏性阻尼、材料阻尼等，並重點突齣黏性阻尼的獨特性和優勢。 討論阻尼的物理機理，包括能量的吸收、轉化與耗散過程，解釋黏滯阻尼器如何通過流體在高剪切速率下的黏滯性來工作。 1.2 黏滯阻尼器的基本原理： 詳細介紹黏滯阻尼器的核心工作原理：利用阻尼器內部的黏性流體（如矽油、特種潤滑油等）在活塞或擋闆運動時産生的剪切力來吸收和耗散動能。 講解黏性流體的本構關係，如牛頓流體和非牛頓流體的特性，以及它們在阻尼器設計中的影響。 推導黏滯阻尼器産生的阻尼力與速度之間的關係，重點介紹指數模型、冪律模型等，以及這些模型在描述不同流體特性下的適用性。 分析黏滯阻尼器的主要組成部分，包括殼體、活塞、阻尼液、密封件等，並探討各部件的材料選擇、結構設計及製造工藝對阻尼性能的影響。 1.3 黏滯阻尼器的數學模型與仿真： 構建黏滯阻尼器的簡化數學模型，包括單自由度係統和多自由度係統中的應用。 介紹有限元分析（FEA）等數值模擬方法在黏滯阻尼器設計與性能預測中的應用。 展示如何利用數值仿真軟件（如ANSYS, ABAQUS等）來模擬阻尼器的動態響應，預測阻尼效果，優化結構參數。 討論模型驗證與辨識的技術，確保理論模型與實際性能的吻閤。 1.4 黏滯阻尼器的性能評價指標： 定義並解釋衡量黏滯阻尼器性能的關鍵指標，如阻尼係數（C）、阻尼比（ζ）、能量耗散能力、剛度特性、頻率響應範圍、溫度敏感性、綫性度等。 介紹不同工況（如不同加載頻率、幅度、溫度）下黏滯阻尼器性能的變化規律。 討論阻尼器壽命、可靠性及維護要求等實際工程考量。 第二部分：黏滯阻尼器的工程設計方法 本部分聚焦於黏滯阻尼器的具體設計流程、參數選擇及優化策略，提供一套切實可行的設計指南。 2.1 阻尼器選型原則與需求分析： 根據工程應用的具體需求（如減震目標、荷載特性、安裝空間、環境條件、成本預算等），分析不同類型黏滯阻尼器的適用性。 講解如何根據結構動力學分析結果，確定所需的阻尼水平和阻尼器參數。 討論考慮結構模態分析、地震動特性、風荷載特性等，對阻尼器進行初步選型。 2.2 核心參數設計與優化： 活塞與孔口設計： 詳細講解活塞尺寸、孔口幾何形狀（如圓形、狹縫、多孔闆等）及其與流體動力學特性之間的關係，如何通過優化孔口設計來實現所需的阻尼力-速度關係。 阻尼液選擇與特性： 深入分析不同黏性流體的黏度、溫度敏感性（黏度指數）、壓縮性、化學穩定性、潤滑性、環保性等特性，指導用戶根據具體應用場景選擇閤適的阻尼液。 密封件設計： 討論密封件材料、結構設計對阻尼器壽命、可靠性、防止泄漏的重要性，介紹常見的密封技術。 殼體與連接件設計： 強調殼體材料的強度、剛度、耐腐蝕性，以及連接件的設計對承受外部荷載、安裝便利性的影響。 2.3 考慮溫度效應的設計： 深入分析溫度變化對阻尼液黏度的影響，以及這種影響如何改變阻尼器的性能。 介紹溫度補償設計技術，如采用特殊配方的阻尼液、設計具有一定溫控功能的阻尼器結構等，以保證在寬泛的溫度範圍內保持穩定的阻尼效果。 2.4 考慮載荷變化與非綫性特性的設計： 探討當荷載幅值、頻率發生變化時，黏滯阻尼器的響應特性。 研究如何設計能夠適應非綫性荷載的阻尼器，例如，通過多級孔口或變截麵設計來實現隨速度變化的阻尼係數。 引入遲滯阻尼（Hysteretic Damping）概念，並討論其在復雜工況下的應用。 2.5 阻尼器集成與安裝設計： 講解如何將黏滯阻尼器集成到主體結構或機械係統中，包括支承結構的設計、連接方式的選擇、間隙的設置等。 提供實際安裝過程中的注意事項和技術要求，確保阻尼器能夠正確發揮作用。 第三部分：黏滯阻尼器的工程應用 本部分將匯集黏滯阻尼器在各個工程領域的大量典型案例，展示其在改善結構性能、提升設備穩定性、保障人員安全等方麵的卓越貢獻。 3.1 橋梁工程應用： 橋梁抗震減震： 詳細介紹黏滯阻尼器在大型橋梁（如斜拉橋、懸索橋、連續梁橋）中的抗震設計應用，如何有效降低地震響應，保護橋梁結構免受破壞。 減小運營期振動： 討論在運營期，如風振、交通振動等引起的不適感，黏滯阻尼器如何通過耗散能量來提高橋梁的舒適性和耐久性。 案例分析： 選取國內外知名橋梁工程案例，深入剖析阻尼器的設計思路、安裝方式、實際效果及性能監測數據。 3.2 建築工程應用： 高層建築抗震與抗風： 講解黏滯阻尼器在摩天大樓、超高層建築中的應用，應對地震、颱風等極端荷載，減小結構位移和加速度，保障人員安全和財産損失。 隔震與消能減震： 介紹阻尼器與隔震支座結閤使用，以及在復雜建築結構（如體育場館、展覽中心）中的消能減震設計。 案例分析： 結閤具體建築項目，展示黏滯阻尼器在提升建築整體性能方麵的實際價值。 3.3 工業設備與機械工程應用： 機械設備減振降噪： 闡述黏滯阻尼器在工業機器人、大型發電機組、精密機床、車輛懸掛係統中的應用，如何抑製設備運行過程中的振動和衝擊，提高精度和使用壽命。 儲罐、管道係統的防振： 討論在石油化工、核電等領域，阻尼器如何用於保護儲罐、管道免受地震或操作引起的振動破壞。 案例分析： 提供不同行業中設備減振降噪的成功案例。 3.4 交通運輸工程應用： 車輛懸掛與減震： 詳細介紹黏滯阻尼器在汽車、火車、飛機等交通工具懸掛係統中的作用，如何提高乘坐舒適性和操控穩定性。 軌道交通減振： 探討在地鐵、高鐵等軌道交通係統中，阻尼器如何減小綫路振動對周邊環境的影響，並提升列車運行平穩性。 案例分析： 聚焦交通工具的性能提升，展示阻尼器的關鍵作用。 3.5 其他特殊應用領域： 航空航天： 介紹黏滯阻尼器在飛行器上的應用，如減震起落架、發動機支架等。 地震工程： 討論阻尼器在地震監測儀器、儀器颱等的防震保護。 海洋工程： 闡述在海洋平颱、水下結構等方麵的減震應用。 第四部分：黏滯阻尼器技術的發展趨勢與挑戰 本部分將對黏滯阻尼器技術的未來發展方嚮進行展望，並探討當前麵臨的挑戰。 4.1 智能阻尼技術： 介紹智能材料（如磁流變液、電變阻尼器）與黏滯阻尼器的結閤，實現阻尼性能的實時可調控。 探討傳感器技術、控製算法在智能阻尼係統中的應用。 4.2 新型阻尼液與材料： 展望新型高性能阻尼液的研發，如環境友好型、寬溫度範圍、高阻尼係數的流體。 研究新型阻尼器結構材料，以提高阻尼器的強度、剛度和耐久性。 4.3 性能集成與多功能化： 探討將阻尼器與其他結構功能（如隔震、支撐、監測）集成，實現結構的智能化和高效化。 4.4 標準化與規範化： 分析當前黏滯阻尼器設計、製造、檢測和應用方麵存在的標準與規範的完善需求。 4.5 成本控製與推廣應用： 探討如何通過技術創新和規模化生産，降低阻尼器的製造成本，進一步推動其在更廣泛工程領域的應用。 4.6 長期性能監測與評估： 強調對已安裝阻尼器進行長期性能監測的重要性，以及數據反饋在優化設計和維護中的作用。 通過對以上四個部分的深入解析，《黏滯阻尼技術工程設計與應用》將為讀者提供一個完整、深入且極具價值的知識平颱，幫助工程師們更好地理解、設計和應用黏滯阻尼技術，從而有效提升各類工程項目的安全性和可靠性。本書內容嚴謹，案例豐富，理論與實踐並重，是該領域不可或缺的參考書。