浅谈建筑结构的阻尼与阻尼比.doc

浅谈建筑结构的阻尼与阻尼比.doc浅谈建筑结构的阻尼与阻尼比摘要:阻尼是建筑结构进行动力分析一个重要的参数。文章首先简耍介绍阻尼的实质、表达方法及其对反应谱的影响,重点对空间结构弹性分析时的阻尼比取值进行讨论,并给出了阻尼比的建议值,可供设计分析参考。关键词:阻尼;阻尼比;空间结构;。实际结构的振动耗能是多方面的,具体形式相当复杂,且耗能不具有构件尺寸、结构质量、刚度等有明确的、直接的测量手段和相应的分析方法,使得阻尼问题难以采用精细的理论分析方法。阻尼的表达方法主要分为两大类:粘滞阻尼,即假定阻尼力与速度成正比,无论对简谐振动还是非简谐振动得到的振动方程均是线性方程。滞回阻尼,即假定应力应变间存在一相位差,从而振动一周冇耗能发生,其特点是可以得到不随频率而改变的振型阻尼比。,总是将系统假定为比例阻尼來处理,应用最为广泛有:(1)Rayleigh阻尼C二aM+BK;(2)Clough广义阻尼C二工Cb二MSab(M-lK)b,(-8〈b〈8)。其中M、K分别为系统的质量与刚度矩阵,a、0分别为质量与刚度比例系数,Cb=abM(M-1K)b,ab为系数,以上两种阻尼均只能描述比例阻尼。然而,实际结构均为非比例阻尼。自70年代以来,研究者对如何处理非比例阻尼问题做了许多探索,提出了各种方法,如等效阻尼法、拟力实模态叠加法、非比例阻尼分析法和滞变阻尼法等。但他们都存在共同问题:所获得的阻尼矩阵无明确的物理意义,也不存在带状稀疏特性,对工程应用十分不方便。1992年,美国国家地震研究中心Liang博士等人提出了一种阻尼矩阵的一般表达方式,该表达能导出复模态,即Cs=B0I+B1M+B2K+B3A。其中下标S表示近似的阻尼矩阵C,I为单位矩阵,A为M、K的某种组合。很显然,Rayleigh阻尼是最简单的例子,仅用了M、K两项oClough阻尼是另一个例子。考虑简单情况,取Cs二001+01M+02K,可以证明系统导致复模态。,,建立阻尼修正公式,但其修正公式没有反映不同周期段阻尼比对反应谱的影响。而根据强震统计结果和典型强震记录所呈现的一般规律,建议采用分段阻尼修正系数,并考虑周期的影响。早在60年代,胡聿贤先生就研究了周期对设计反应谱阻尼修正系数的影响,并给出了阻尼修止公式。在此之后,众多研究者提出了各种形式的与周期相关的阻尼修正公式。2阻尼比取值影响阻尼比取值的因素有结构类型、材料、屋面、质量、刚度、节点构造、动力特性等。阻尼比取值应根据结构实测与试验结果,经统计分析得出。木文针对空间结构弹性分析时的阻尼比取值进行讨论。:当截面应力低于屈服极限的1/4时,-;当截面应力为屈服极限的1/2时,©;当进入塑性区时,©〜。对于螺栓连接的钢结构:当截面应力低于屈服极限的1/4时,©-;当截面应力为屈服极限的1/2时,:—()对阻尼比值的建议武藤清给出了7栋高层钢结构的阻尼比值为^1=0.