1、何为阻尼比?
《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ140-2004第2.1.1条定义:阻尼比是阻尼振动的实际阻力与产生临界阻尼所需阻力的比值。
可见,阻尼比越大,结构越“刚”,阻尼比越小,结构越“柔”。因此隔震减震设计中常常采用设置阻尼器的方式。
PS:阻尼的【百度百科】定义——阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。
阻尼的表达方法主要分为两大类:
(1)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。
(2)滞回阻尼,即假定应力应变间存在一相位差,从而振动一周有耗能发生,其特点是可以得到不随频率而改变的振型阻尼比。
2、阻尼比的主要影响因素?
(1)材料阻尼——这是能量耗散的主要原因。
(2)周围介质对振动的阻尼。
(3)节点、支座联接处的阻尼。
(4)通过支座基础散失一部分能量。
3、阻尼比取值对结构计算的影响?
(1)抗震设计:
其最直观的影响体现在了地震影响系数取值上,其中紫色线框内的数值均由阻尼比取值决定。
(2)抗风设计:
直接影响脉动风荷载的共振分量因子,进而影响风振系数,从而影响风压标准值。
有资料研究显示:
对于形状比较规则的超高层建筑,结构阻尼比对顺风向风振等效风荷载有一定的影响,但影响不大;结构的阻尼比对横风向风振风荷载影响较大,结构阻尼比越小,横风向风振等效风荷载值越大。
(3)高层风荷载下的舒适度验算:
房屋高度不小于150m的高层混凝土建筑结构应满足风振舒适度要求。在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定的10年一遇的风荷载标准值作用下,结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度计算值不应超过表3.7.6的限值。
一般情况,对混凝土结构取0.02,对混合结构可根据房屋高度和结构类型取0.01~0.02。
4、常用取值归纳总结
A、混凝土结构
《抗规》第5.1.5条:除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05。
B、混合结构
《高规》第11.3.5 条:混合结构在多遇地震作用下的阻尼比可取为0.04。风荷载作用下楼层位移验算和构件设计时,阻尼比可取为0.02~0.04。
C、预应力混凝土结构
《混规》第11.8.3 条:预应力混凝土框架结构的阻尼比宜取0.03;在框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构及板柱-剪力墙结构中,当仅采用预应力混凝土梁或板时,阻尼比应取0.05。
D、钢结构
《抗规》第8.2.2 钢结构抗震计算的阻尼比宜符合下列规定:
(1) 多遇地震下的计算,高度不大于50m时可取0.04;高度大于50m且小于200m时,可取0.03;高度不小于200m时,宜取0.02。
(2) 当偏心支撑框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其阻尼比可比本条1款相应增加0.005。
(3 )在罕遇地震下的弹塑性分析,阻尼比可取0.05。
E、构筑物
《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012中第5.1.9 构筑物的阻尼比除本规范另有规定外,其余均可按0.05采用。
第7.2.1 钢框排架结构的阻尼比可取0.03。
第8.2.2锅炉钢结构在多遇地震下的阻尼比,对于单机容量小于25MW的轻型或重型炉墙锅炉可采用0.05,对于…….。
第9.2.4 钢筒仓在多遇地震下的阻尼比可取0.03,在罕遇地震下的阻尼比可取0.04。
第10.2.3钢筋混凝土井架的阻尼比可取0.05。钢井架在多遇地震下的阻尼比可取0.03,在罕遇地震下的阻尼比可取0.04。
第11.2.3钢筋混凝土井塔的阻尼比可取0.05。钢井塔在多遇地震下的阻尼比可取0.03,在罕遇地震下的阻尼比可取0.04。
第13.2.7电视塔阻尼比可按表13.2.7选取。
在设计中一定要根据结构形式等选取适宜的阻尼比,否则可能带来计算上的偏差。
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