阻尼比的选取对抗震分析的影响.pdf

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1、2014年第4期·53·第40卷总第180期SichuanBuildingMaterials2014年8月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.04.024阻尼比的选取对抗震分析的影响郭摇涵,邹祖军,史腾骏(同济大学结构工程与防灾研究所,上海摇200092)摇摇摘摇要:时程分析法作为一种动力分析方法,能更加行的,涉及的理论和研究成果得到了大部分学者的认可,真实的反映地震作用的动力响应,随着计算机运行速度的并在现阶段的工程及研究中广泛地使用。本文中将分析建提高及高层建筑的大规模兴建,时程分析法越来越多的运筑

2、物的阻尼产生机理并介绍适用于工程计算的阻尼模型。用到工程设计当中。阻尼是结构振动中的基本特性之一,1摇阻尼理论是结构抗震分析中一个重要因素,运用时程分析,就必然涉及阻尼取值问题。本文分析了结构阻尼产生的机理,归1郾1摇阻尼机理纳总结了时程分析法中普遍采用的各种阻尼模型以及工程产生阻尼的原因很多,机理也很复杂,国内外学者对设计中的阻尼比取值问题。针对单阻尼特性结构及多阻尼此也进行了大量的深入研究,当前普遍认同的观点是:建特性结构给出其在结构动力时程分析中的不同表达方式。筑物的阻尼性能主要来源两个方面———外部阻尼作用和内对某结构进行了不同阻尼比下的

3、弹性时程分析,研究表明部阻尼作用。结构反应随着阻尼比的增大而减小。外部阻尼作用指的是结构周围介质对结构振动能量的摇摇关键词:阻尼机理;阻尼比;阻尼模型;弹塑性时程消耗作用,即介质阻尼。从介质的来源大致可分为地上和分析地下两个部分:地上是指空气阻尼作用,地下是土体阻尼摇摇中图分类号:TU752文献标志码:B作用。文章编号:1672-4011(2014)04-0053-04内部阻尼是指建筑物自身具有的阻尼性能,可以分为0摇前摇言两部分:材料阻尼和结构阻尼。材料阻尼取决于建筑物主要构成材料的性质,而结构阻尼与建筑物的结构形式、构广义的阻尼(dampin

4、g)是指任何振动系统在振动中,由造方法、变形大小以及附属构件的数量等因素相关。建筑于外界作用和或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐钢材的材质均匀,内部缺陷少,因此阻尼性能弱、且离散下降的特性,以及此特性的量化表征。从能量角度看,阻性小,阻尼比通常在0郾1%~0郾4%之间。钢筋混凝土材料尼是指系统损耗能量的能力。由于内部微观缺陷较多、各组成成分结合面存在大量微小在物理学和工程学上,阻尼常用一个与振动速度大小缝隙、材料的物理力学性能及内部缺陷数量随配合比不同成正比,与振动速度方向相反的力学模型进行表示,即粘变化较大及受钢筋的数量、形式、绑扎方式的影

5、响等因素性(或黏性)阻尼模型。该模型能较好的模拟空气、水等流造成混凝土材料实测阻尼比具有很大的离散性,一般阻尼体对振动的阻碍作用。然而,自然界中还存在很多完全不比在0郾5%~3郾3%之间。满足上述模型的阻尼机制,譬如在具有恒定摩擦系数的桌1郾2摇阻尼模型面上振动的弹簧振子,其受到的阻尼力就仅与自身重量和为了能将阻尼特性通过数学或物理语言进行描述,人摩擦系数有关,而与速度无关。们提出了多种阻尼理论假设,这些假设基本上可以分为两阻尼是结构的重要的动力特性之一,在建筑抗震设计类,一类基于阻尼过程的物理概念;另一类注重数学处理中,阻尼占有重要的位置,现有

6、的研究表明:建筑物阻尼上的方便,并不对应某一种具体的阻尼物理过程。性能的提高,可以有效地消耗地震能量,减小建筑物的地在众多的阻尼理论假设中,常用的有粘滞阻尼和复阻震反应,减轻建筑物的地震损伤和破坏。尼两种理论模型。然而由于建筑物产生阻尼的机制极为复杂,并且影响粘滞阻尼理论假定阻尼与变形速度成正比,无论对简阻尼的各种因素又具有很大的随机性及模糊性,现有的技谐振动还是非简谐振动,得到的振动方程均是线性方程,术和手段还不能准确的获取建筑的阻尼特性,这使得国内不仅求解方便,而且能够方便地表达阻尼对频率、共振等外学者在建筑阻尼比取值问题上存在较大的争议,比

7、较各的影响,是应用最为广泛的阻尼模型,通过将阻尼系数与国抗震规范,阻尼比的取值也相差较大。由此可见,人们结构体系的质量、刚度相联系,可以方便地构造出具体的对于阻尼的认识还不全面,亟须对建筑物的阻尼问题进行阻尼系数,是目前最常用的阻尼表达方法。应用于单自由进一步的研究。度体系分析时,表现为宏观阻尼力的大小与质点的相对速本文研究的阻尼是针对工程应用的建筑物(或结构)进度成正比,即·F=Cx(1)d作者简介:郭涵(1989-),男,河北晋州人,硕士研究生,研究方向:结·构抗震。式中,Fd为系统的阻尼力;x为质点的相对速度;c为阻·54·201

8、4年第4期2014年8月SichuanBuildingMaterials第40卷总第180期尼系数。2郾3摇克拉夫阻尼模型n阻尼的大小