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粘滞阻尼器因其具有广泛的温度适应范围、良好的耗能、易于标准化生产等特点,被广泛的应用于土木工程领域的抗震工程之中。在评估粘滞阻尼器的性能时,速度指数是一个常被提及的重要参数,并且在一定程度上也成为了体现粘滞阻尼器生产工艺和工作性能的重要指标。因此,本文以速度指数为研究依据,对粘滞阻尼器提出了几种改进方案,并针对这几种方案进行了一系列试验研究,最终取得了以下研究成果: 首先利用非牛顿流体力学中的幂律流体模型推导了孔隙式与间隙式粘滞阻尼器的阻尼力计算公式,并通过阻尼器性能试验验证了公式的准确性。并且所推导的公式符合F=CVα的形式,比较便于分析与应用。 之后,利用有限元分析软件SAP2000研究了速度指数对结构的减震效果的影响,通过分析得知,相对于线性阻尼器,速度指数小于l的非线性粘滞阻尼器,无论在经济性上,还是对震级变化的适应性上都更优秀,而且速度指数越低,这种优势就越明显,因此更适用于结构减震的工程应用。 基于以上的分析结果,本文提出了三种方案对粘滞阻尼器进行改进以得到速度指数小于1的效果,并通过阻尼器的性能试验来验证改进效果,以最终确定一种最佳的改进方案。由试验结果得知,利用高粘度甲基硅油的剪切稀化特性可以得到令阻尼器的速度指数小于1的效果;此外,针对间隙式粘滞阻尼器的活塞头采用渐缩式入口以及设置泄压槽的构造改进也均可以令阻尼器的速度指数小于1;而若将改进构造后的间隙式粘滞阻尼器配合高粘度甲基硅油共同使用则可以得到更低的速度指数。综上分析可以得知,在改进构造的粘滞阻尼器中采用高粘度甲基硅油是得到较低速度指数的一种最有效的改进方案。 最后,为了验证采用上述最优改进方案的粘滞阻尼器对实际结构的减震效果,本文将两种采用高粘度甲基硅油的改进型间隙式粘滞阻尼器安装到一个钢筋混凝土框架结构上进行了振动台试验。通过试验数据可以看出两种改进型间隙式粘滞阻尼器作为减震耗能装置,能够帮助结构消耗大量的地震能量,具有良好的应用前景。此外,通过对梁柱节点的应变进行分析可以得知,斜撑式的阻尼器支撑会给与其直接相连的梁柱节点带来一定的额外负担,并且随着地震强度的增大,这种影响也会逐渐增强,因此在减震设计时应给予充分的重视。