近年来随着经济的快速发展，高层、超高层建筑越来越多，体量越来越大。巨型结构体系就是为适应高层及超高层建筑发展而出现的一种新型结构体系。研究结果表明，在普通地震动作用下，这类结构经过合理的设计或者施加减震装置，能有效的减小主结构及子结构的地震响应，具有很好的工程应用价值，但是在研究过程中忽视了常规粘滞阻尼器的最大阻尼力有限的问题。旋转惯容阻尼器（RID, Rotation Inertia Damper）是由Hwang等人于2007年提出，它的工作机理为：通过滚轴丝杠等构件将直线运动转化为转动运动，当进行合理设计后可以起到位移放大作用，使更多的能量在管腔室内的阻尼材料作用下进行耗散。因此，相比于常规的粘滞阻尼器，旋转惯容阻尼器具有实际物理质量小，但能提供较大阻尼力的特点。

鉴于此，本文提出将RID附加到巨-子结构体系，形成RID-巨-子结构消能控制体系，并进一步研究该新型消能体系的动力特性和减震性能。通过建立RID-巨-子结构消能控制体系的振动微分方程，分析RID参数( 等效质量和等效阻尼系数) 对系统动力特性的影响规律。在此基础上，从结构时程响应及随机响应两个方面研究该新型巨-子结构消能控制体系的减震性能。研究结果表明：RID参数会对系统的自振频率和阻尼比产生不同的影响。RID-巨-子结构消能控制体系相对于巨-子结构抗震体系而言，能有效地减小结构体系在地震激励下响应。所得研究成果可为巨型结构体系的减震设计提供建议。

图3  新型巨-子结构消能控制体系的简化分析模型

上述研究成果已于近期在EI期刊《振动与冲击》上发表。（李祥秀, 刘爱文, 刘良坤, 等. 新型巨-子结构消能控制体系的动力特性及减震性能研究[J]. 振动与冲击, 2021, 40(3):187-194. doi: 10.13465/j.cnki.jvs.2021.03. 025.）

研究成果受国家重点研发计划“海域地震区划关键技术研究”(2017YFC1500400)；国家自然科学基金“强震近断层地震动作用下巨-子结构隔震体系的性态研究”(51608491)；中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项“长周期地震动下RID-巨-子结构消能控制体系减震性能研究”(DQJB19B43)资助。

【作者简介】

李祥秀博士，女，1987年生，现为地球所强震动地震学研究室(二室)副研究员。研究方向为结构振动控制及结构的减震与隔震。目前在巨-子结构减隔震体系的动力特性、减震机理、地震易损性及振动台试验等方面做出了创新性成果。