钢框架阻尼比
防屈曲支撑钢框架的阻尼比研究
consistent with the principles of approximate determination of the structure of the additional damping ratio.
KEY WORDS： steel frames， buckling-restrained brace, structure damping ratio ,
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第一章绪论拉力变形压力普通支撑防屈曲支撑图11防屈曲支撑和普通支撑的滞回性能对比图12防屈曲支撑与普通支撑变形对比表11防屈曲支撑框架与传统支撑框架的抗震性能比较传统支撑框架防屈曲支撑框架主体结构传统支撑主体结构防屈曲支撑小震弹性弹性弹性弹性弹性或塑性弹性或屈曲弹性塑性耗能大震塑性屈曲弹性或塑性塑性耗能中大震后拆除结构损坏部分更换损坏的防屈曲支撑防屈曲支撑作为消能减震技术的重要组成部分具有减震机理明确减震效果明显安全可靠经济合理的特点可以满足不同结构的抗震要求
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。
查阻尼比的标准
阻尼比的标准因不同的领域和应用而有所差异。
在土木、机械、航天等领域中，阻尼比指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小。
它是一个无量纲的单位，用来描述结构在受激振后振动的衰减形式。
阻尼比可分为等于1、等于0、大于1、0~1之间4种，其中阻尼比=0即不考虑阻尼系统，而结构常见的阻尼比都在0~1之间。
对于小阻尼情况，阻尼比可以用定义来计算，即ζ=C/C0；也可以用ζ=C/(2mw)来计算，其中w为结构圆频率；还可以用ζ=ita/2来计算，ita 为材料损耗系数；另外，ζ=1/2/Qmax也是一个计算方法，其中Qmax为共振点放大比，无量纲。
在《建筑抗震设计规范》中，对不同类型的结构有不同的阻尼比规定。
例如，钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间，而对于钢-混凝土结构则根据钢和混凝土对结构整体刚度的贡献率取为0.025－0.035。
以上的典型阻尼比的值即为结构动力学在等效秥滞模态阻尼中采用的阻尼比的值。
该阻尼比即为各阶振型的阻尼比的值。
阻尼器砌筑规范
阻尼器砌筑规范
阻尼比是结构抗震设计时必须使用的结构特性指标，关于阻尼比的定义在主要规范中并未说明，从这一点上来说，阻尼比应该是结构设计人员掌握的基础概念，现在学校教学都有抗震课程，具体解释可以学习抗震工程学或地震工程学教科书，这里引用小规范《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。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010附录G（钢支撑-混凝土框架结构）“结构的阻尼比不应大于0.045，也可以按混凝土框架部分和钢支撑部分在结构总变形能所占的比例折算为等效阻尼比。
”
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第11.3.5规定“混合结构在多遇地震作用下的阻尼比可取为0.04。
”原因是认为组合结构主要抗侧力结构为混凝土核心筒，组合结构偏向于混凝土结构。
钢框架结构阻尼比
钢框架结构阻尼比引言钢框架结构是一种常用的建筑结构形式，具有高强度、刚性好等优点。
然而，在地震等自然灾害中，钢框架结构容易受到较大的震动力，从而对建筑物的安全性和稳定性产生威胁。
为了提高钢框架结构的抗震能力，阻尼比成为了一个重要的设计指标。
本文将详细介绍钢框架结构阻尼比的概念、计算方法以及影响因素，并分析不同阻尼比对结构响应的影响。
1. 阻尼比的概念阻尼比（damping ratio）是描述结构减震能力大小的一个指标。
它反映了结构在受到外部激励（如地震）时能够吸收和消散能量的能力。
阻尼比越大，表示结构对震动的耗能能力越强，抗震性能越好。
通常情况下，钢框架结构采用粘滞阻尼器、摩擦阻尼器或液体阻尼器等方式来增加阻尼比。
这些装置通过吸收和消散结构的振动能量，减小结构的动态响应。
2. 阻尼比的计算方法钢框架结构的阻尼比可以通过实验或计算方法来确定。
以下介绍两种常用的计算方法：2.1. 剪切型阻尼比剪切型阻尼比（shear-type damping ratio）是指材料内部的耗能能力所引起的阻尼比。
它可以通过以下公式计算：其中，ξ是剪切型阻尼比，η是材料内耗能损失系数，G是材料的剪切模量，ρ是材料密度，A是横截面积。
2.2. 总体阻尼比总体阻尼比（overall damping ratio）是指结构整体耗能能力所引起的阻尼比。
它可以通过以下公式计算：其中，ξ是总体阻尼比，ξi是第i层结构单元的剪切型阻尼比，mi是第i层结构单元的质量。
3. 影响钢框架结构阻尼比的因素钢框架结构的阻尼比受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：3.1. 阻尼器类型和参数不同类型的阻尼器具有不同的耗能能力和工作特性，会对阻尼比产生显著影响。
例如，粘滞阻尼器具有较大的耗能能力，可以显著提高结构的阻尼比。
而摩擦阻尼器则具有较小的耗能能力。
此外，阻尼器参数（如粘滞系数、刚度等）也会对阻尼比产生影响。
一般来说，增大粘滞系数或降低刚度可以提高阻尼比。
阻尼比
阻尼比阻尼比的概念阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。
阻尼比在土木、机械、航天等领域是结构动力学的一个重要概念，指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小。
阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。
可分为等于1，等于0, 大于1，0~1之间4种，阻尼比=0即不考虑阻尼系统，结构常见的阻尼比都在0~1之间.ζ<1的单自由度系统自由振动下的位移u(t) = exp(-ζwn t)*A cos (wd t - Φ),其中wn 是结构的固有频率，wd = wn*sqrt(1-ζ^2) ,Φ为相位移.Φ和常数A由初始条件决定.编辑本段阻尼比的来源及阻尼比影响因素主要针对土木、机械、航天等领域的阻尼比定义来讲解。
阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语，引起结构能量耗散的因素（或称之为影响结构阻尼比的因素）很多，主要有[1]（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。
编辑本段阻尼比的计算对于小阻尼情况[2]：1) 阻尼比可以用定义来计算，及ksai=C/C0；2) ksai=C/(2*m*w) % w为结构圆频率3) ksai=ita/2 % ita 为材料损耗系数4) ksai=1/2/Qmax % Qmax 为共振点放大比，无量纲5) ksai=delta/2/pi % delta是对数衰减率，无量纲6) ksai=Ed/W/2/pi % 损耗能与机械能之比再除以2pi编辑本段阻尼比的取值对结构基本处于弹性状态的的情况，各国都根据本国的实测数据并参考别国的资料，按结构类型和材料分类给出了供一般分析采用的所谓典型阻尼比的值。
综合各国情况，钢结构的阻尼比一般在0.01－0.02之间（单层钢结构厂房可取0.05），钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间，对于钢-混凝土结构则根据钢和混凝土对结构整体刚度的贡献率取为0.025－0.035。
关于轻钢加层结构阻尼比确定方法的探讨
注 ：Ｇ为系杆 ； ２ Ｘ ０ 为垂直支撑 ； Ｓ Ｃ为水平支撑 ； ｗ 为钢屋架 ； 】 Ｌ Ｔ为檩条 ； Ｃ为隅撑 Ｙ
图 ５ 优 化 后 屋 面 布 置 图 一
在用 １ ２ｍ屋面体系代替 ６ｍ屋 面体 系的设计 过程 中 ， 面 ［ ］ 汪一骏 ． 屋 １ 钢结构设 计手册 ［ ． 京： Ｍ］ 北 中国建筑 工业 出版社 ，
支撑是主要的难题 ， １ 的跨度直接布 置 Ｘ形屋面水平支撑 ， 若 ２ｍ 构件将会非 常的大 ， 样就违 背 了节约投 资 的原则 ， 以上弦 水 ［ ］ 陈 鹏 ． 这 所 ２ 轻钢厂房 的结构设计 ［ ］ 山西建 筑，０ ８ ３ （１ ： Ｊ． ２ ０ ，４ ２ ） 平支撑将 利用屋 面檩条作 为一个 支点 ， 其布置成米 字形水平 支 将 ６ — ２ １６ ． 撑， 这样就能大大 减小构件的断面 ， 同时取消下 弦水 平支 撑 ， 改用 ［ ］ Ｇ ０ １—０３ 钢结构设计规 范［ ］ ３ Ｂ ５ ０ ７２ ０ ， ｓ． 屋 面隅撑来代替 ， 将屋架下弦与檩条下翼缘相连接 以增加 屋架 下 ［ ］ ＧＢ５ ０ ６２ ０ ， ４ ０ １—０ ６ 建筑设计防 火规 范［ ］ Ｓ．
６００ ．６００ ０ ０
６０ ０ ０ ６０ ｘ 【Ｊ
图 ６ 优 化 后 屋 面 布 置 图二
⑥
⑦
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优化设计后屋 面 用 钢为 ２０ ０ｔ节 约 钢材 １０ｔ按 市场 价 ３ ， ７ ， ４０ ０元／ 计算 ， 业主节 约大约 ６ ０ ｔ 为 ８万元 材料 费用 ， 若包括材 料 制造及工 期缩 短等的费用 ， 节约数量就更 为可观。 参考文献 ：
第３ ６卷 第 ３期 ２０ １０年 １月
山 西 建 筑
建筑结构阻尼比
建筑结构阻尼比一、阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语，引起结构能量耗散的因素（或称之为影响结构阻尼比的因素）很多，主要有：（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。
结构类型和材料分类给出了共一般分析采用的所谓典型阻尼比的值。
综合各国情况，钢结构的阻尼比一般在0.01－0.02之间（单层钢结构厂房可取0.05），钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间。
以上的典型阻尼比的值即为结构动力学在等效秥滞模态阻尼中，采用的阻尼比的值。
在等效秥滞模态阻尼中，混凝土结构刚性较大，而且破坏过程（钢筋屈服和混凝土破碎）中也能够吸收大量能量；钢结构较为柔软主要通过弹塑性变形吸收能量，较混凝土而言脆断的可能性低得多，变形量也较大，一般认为10层以下的钢结构建筑物基本不会发生倒塌事故。
综上可以看出，钢结构体系变形大，破环程度小是其优势，钢结构抗震方面的优势更多是从材料较轻，承载力高，地震过程中弹塑性变形较大，基本不会发生断裂，构造措施（如柱间支撑）等方面表现出来的。
二、现行设计规范关于结构阻尼比的取值内容：GB50011-2010建筑抗震设计规范规定：第5．1．5条：建筑结构地震影响系数曲线(图5．1．5)的阻尼调整和形状参数应符合下列要求：1 除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05,……。
其中专门规定有：8 多层和高层钢结构房屋中8．2 计算要点中第8．2．2条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。
轻钢加层结构阻尼比计算方法的讨论
不同的材料， 则各部分的阻尼特性可能是不一样的， 结构整体的阻尼矩阵也就是非正交的， 不能按常规的 方法分离各模态 。 应变能法规定， 结构阻尼比为结构 单周期运动阻尼耗能与最大应变能的比值， 即： ζ= ED 4 πE S （ 5）
轻钢加层结构按材料不同， 可分为两部分， 如图 1 所示， 混凝土结构的刚度矩阵为 K1 ， 轻钢加层结构的 刚度矩阵为 K2 。
若以模态阻尼计算结果为标准常数阻尼和瑞利阻尼12计算结果中楼层最大层间位移分别为模态阻尼计算结果的108和97楼层底部剪力分别为模态阻尼计算结果的106和98加层轻钢结构底部剪力分别为模态阻尼计算结果的106和95
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低
温
建
筑
技
术
2012 年第 11 期（ 总第 173 期）
轻钢加层结构阻尼比计算方法的讨论
王 奇， 顾正维
（ 浙江大学建筑设计研究院， 杭州 310027 ）
【摘
要】 钢结构与混凝土结构的阻尼比不同， 因而轻钢加层结构的阻尼呈非比例阻尼特性 。 文中以某一
轻钢加层工程为背景， 研究了 3 种不同阻尼计算方法， 分别为常数阻尼、 瑞利阻尼和模态应变能阻尼对结构地震响 应计算结果的影响， 分析结果为轻钢加层结构的抗震设计提供一定的依据 。 【关键词】 加层结构； 非比例阻尼； 模态应变能阻尼； 地震反应 【中图分类号】 TU391 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001 － 6864 （ 2012 ） 11 － 0032 － 03
阻尼比计算方法的不同对结构计算 结 果 有 一 定 的 影 按 3 种阻尼计算方法得到的地震响应结果差值在 10% 响， 以内。由于常阻尼和瑞利阻尼都不能客观的考虑轻钢加层 结构的非比例阻尼特性， 因而基于应变能法的模态阻尼是 比较合适用于加层结构的计算方法； 不同主频的瑞利阻尼 虽然对计算结果有一定的影响， 但是差异不大（ 5% 以内） ， 能被工程实际接受， 因此通常选取结构前 2 阶自振频率来确 定瑞利阻尼的方法在工程上是可行的 。
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钢框架阻尼比
【原创实用版】
目录
1.钢框架阻尼比的定义和重要性
2.钢框架阻尼比的计算方法
3.钢框架阻尼比的影响因素
4.钢框架阻尼比的应用
正文
钢框架阻尼比是指钢结构在振动过程中的阻尼比，它反映了钢结构在受到外力作用时，其振动幅度的衰减情况。
钢框架阻尼比的大小直接关系到钢结构的抗震性能和安全性能，因此，对其进行科学合理的计算和分析具有重要的实际意义。
一、钢框架阻尼比的定义和重要性
钢框架阻尼比，通常用字母ζ表示，是描述钢结构在振动过程中阻尼作用的一个重要参数。
具体来说，它是指钢结构在振动过程中，阻尼力与振动力的比值。
这个比值越大，说明钢结构的阻尼作用越强，抗震性能越好。
因此，钢框架阻尼比的大小，直接关系到钢结构的安全性能和抗震性能。
二、钢框架阻尼比的计算方法
钢框架阻尼比的计算方法有多种，常见的有：矩阵法、迭代法、能量法等。
这些方法各有优缺点，具体选择哪一种，需要根据实际情况和需求来决定。
三、钢框架阻尼比的影响因素
钢框架阻尼比的大小，主要取决于以下几个因素：
1.钢结构的材料：不同的材料，其阻尼比是不同的。
一般来说，钢材的阻尼比比混凝土的大。
2.钢结构的结构形式：不同的结构形式，其阻尼比也是不同的。
例如，框架结构的阻尼比通常比桁架结构的大。
3.钢结构的连接方式：连接方式的不同，会影响钢结构的阻尼比。
例如，焊接连接的阻尼比通常比螺栓连接的大。
四、钢框架阻尼比的应用
钢框架阻尼比的计算和分析，主要用于以下几个方面：
1.钢结构的设计：通过计算和分析钢框架阻尼比，可以优化钢结构的设计，提高其抗震性能和安全性能。
2.钢结构的施工：通过计算和分析钢框架阻尼比，可以指导钢结构的施工，确保施工质量。