由于消能装置可以减小主体结构本身需要耗散的地震能量,因此可以减小其反应和破坏,从而提高抗震性能。结构消能减震技术可应用于各类新建或既有的土木工程结构中,特别是重点设防或技术复杂的结构中,一般情况下还可降低结构造价。
消能装置可分为位移相关型、速度相关型和调谐型3大类。①位移相关型,主要包括摩擦阻尼器、金属阻尼器和防屈曲约束支撑等,当装置克服动摩擦力或者发生屈服后,通过摩擦耗能或滞回耗能来耗散地震能量。②速度相关型,主要包括黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器等,通过应变滞后于应力而产生的黏滞耗能来耗散地震能量。③调谐型,包括调谐质量阻尼器和调谐液体阻尼器,将装置的振动频率调整至主结构频率附近,通过改变结构共振特性以达到减振作用。
结构消能减震设计主要包括两种方法:①将主体结构与消能装置分开考虑,即在既有结构或者初步设计的主体结构上,确定消能装置的类型、耗能比例和性能需求,进而对消能装置进行设计,确定装置的尺寸、参数、支撑形式、位置及数量。②将主体结构与消能装置作为一个整体考虑,进行整体设计,以取得最佳的经济和技术效应。同时还有基于结构响应、能量耗散等性能目标,利用优化算法进行迭代计算分析的各种设计方法。