建筑结构阻尼比
建筑结构计算模型中的阻尼比讨论
一
３ 特殊结构 的阻尼选 取探讨
３ ． １ 下 部 框 架结 构 上 部 门式 钢 结 构
建筑加层时往往会在 多层钢 筋混凝 土框架 结构 上再做
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｕ ３ １ ８ 文 献标 志码 ：Ａ
蓝
文章编号 ： １ ６ ７ ２— ４ ０ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ９ ４— ０ ２
Ｔｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ
的阻尼 比数值 ，切不可 忽视 阻尼 比取 值 ，否者得 到 的地 震 效应就 可能相差较大 。
当忽视结构 体系 的阻尼 比时 ，在高烈 度 区 ，甚至计 算
０ 前
言
出来的地震 效应 可能相差 很大 。所 以 ，建 立结 构计算 模型
时 ，必须搞 清楚 阻尼 比的取值 。 在建 筑结 构模 型计算 中，抗震设 计是非 常重要 的一 个 环节 。在抗震 计算 中 ，阻尼是一 个很重 要 的研 究对 象 ，阻 尼的研究也是 非常复 杂的 问题 。阻尼 比跟建筑 结构体 系 的
Ｄａ ｍｐｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ； Ｅａ ｒ ｔ ｈｑ ｕ ａ ｋｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕｍ．
用反应谱来计算建 筑结构 的地震 效应 时 ，必须选 取适 合的
阻尼比。
当阻尼取值不 同时 ，地震 效应也 不一 样 ，有 时相差 很
大 。所 以，必须针对 具体 的结构体 系所用 材料 ，选 取合 适
阻尼比的取值
并非是钢结构都取0.02.要视结构形式而定.上海浦东国际机场工程对该航站楼屋盖钢结构模型作过地震振动台试验,得出结果,取0.035与实际符合较好.个人认为大跨空间钢结构应取0.035为宜;多高层钢结构应取0.02或0.035合适.建筑结构抗震规范 GB 50011-2001的8.2.2条也有说明,全文如下:钢结构在多遇地震下的阻尼比,对不超过12层的钢结构可采用0.035,对超过12层的钢结构可采用0.02;在罕遇地震下的分析,阻尼比可采用0.05.
所以，钢结构的阻尼系数为多少不仅与其工作状态有关，还与结构分析时使用的模型有关。 概括起来说， 如果材料采用线性模型，构件工作在弹性阶段，阻尼系数取0.02~0.05，当应力较小时取偏小值，应力较大时取偏大值。 采用线性模型，构件工作在弹塑性阶段，阻尼系数取0.1~0.2，进入塑性化程度较浅时取小值，进入塑性化程度较深时取大值。 如果材料采用非线性模型，阻尼系数取0.01。
阿修罗 发表于 2004-6-14 19:36
具体取多少值主要判别条件应该是看结构所处的阶段，对高层建筑钢结构在弹性阶段，当房屋层数在12一下时取0.035，在12层以上时取0.020，在弹塑性阶段取0.05。对钢混组合结构取0.035。 在日本道路公团2005年版的设计要领中,关于阻尼做如下规定: 对于直接承受动荷载的桥梁上部结构，一般不希望其工作在弹塑性阶段，阻尼系数取0.02~0.03。 对于在大地震时可能工作在弹塑性阶段的钢下部结构，当其在弹性域范围内工作时，阻尼系数取0.03~0.05， 当其工作在弹塑性域，且采用等价线性化模型解析时，阻尼系数取0.1~0.2， 需要特别注意的是：采用非线性模型解析时，由于在恢复力模型中已经采用了非线性，材料非线性引起的能量耗散已自动被考虑，这时的阻尼系数为0.01。
阻尼现象及阻尼比的计算
阻尼比计算方法的改进方向
引入人工智能和大数据技术，提高 阻尼比计算的准确性和效率。
开发智能传感器和监测系统，实时 监测阻尼比的变化，提高结构安全 性和稳定性。
添加标题
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深入研究阻尼机制，建立更加精确 的阻尼比计算模型。
加强国际合作与交流，推动阻尼比 计算方法的创新和发展。
阻尼现象及阻尼比计算的应用前景
阻尼现象是指物体在运动过程中受到阻力而使其运动能量逐渐减小的现 象。 阻尼现象是物理学中的一个基本概念，它涉及到各种物理系统的能量耗 散。
阻尼现象可以通过多种方式表现出来，例如摩擦力、空气阻力等。
阻尼现象在许多领域都有应用，例如机械工程、航空航天等。
阻尼现象的分类
按产生原因分 类：可分为内 部阻尼和外部
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汇报人：XX
能源领域：阻尼技术可应用于减震、降噪和能量回收，提高能源利用效率。
航空航天：阻尼比计算对于航空航天器的稳定性和安全性至关重要，未来将进一步优化阻尼材 料和设计。
汽车工业：阻尼技术有助于改善汽车的乘坐舒适性和操控稳定性，未来将更加注重阻尼材料和 工艺的创新。
建筑领域：阻尼技术用于减震、降噪和提高建筑结构的稳定性，未来将进一步推广和应用。
03 阻尼现象的影响因素
结构因素
结构类型：不 同的结构类型 对阻尼现象有
不同的影响
连接方式：连 接方式的刚度 和强度对阻尼
性能有影响
材料特性：材 料的物理和化 学性质对阻尼
性能有影响
结构尺寸：结 构尺寸的大小 和比例对阻尼
性能有影响
环境因素
材料因素
材料的弹性模量：弹性模量越小， 阻尼比越大
材料的温度特性：温度变化会影响 阻尼比
阻尼比物理意义
阻尼比物理意义阻尼比是一个在物理学中非常重要的概念，它用于描述某个振动系统中阻尼效应的大小。
阻尼比可以帮助我们理解振动系统中能量的流失和系统的稳定性。
在本文中，我们将探讨阻尼比的物理意义以及它在不同领域的应用。
让我们来了解一下阻尼比的定义。
阻尼比是指一个振动系统中阻尼力和弹性力的比值。
当阻尼比小于1时，我们称之为弱阻尼；而当阻尼比大于1时，我们称之为强阻尼。
阻尼比等于1时，我们称之为临界阻尼。
阻尼比的大小决定了振动系统的行为和稳定性。
阻尼比在机械振动中起着至关重要的作用。
在机械振动系统中，阻尼比的大小将决定系统的振幅衰减速度和振动频率的改变。
当阻尼比较小的时候，系统的振幅衰减得比较慢，而且振动频率几乎不会改变。
这种情况下，系统会产生持续的振动，我们称之为自由振动。
自由振动常见于钟摆、弹簧等机械系统中。
然而，当阻尼比增大时，系统的振幅将会迅速衰减，振动频率也会发生变化。
这是因为阻尼力会不断地从系统中吸收能量，导致振动的能量逐渐减小。
当阻尼比很大时，系统的振幅几乎会迅速衰减为零，振动会很快停止。
这种情况下，我们称之为阻尼振动。
阻尼比的大小也对结构的稳定性产生影响。
在建筑工程中，为了保证建筑物的稳定性和安全性，设计师需要考虑阻尼比的大小。
如果阻尼比过小，建筑物在地震等外力作用下可能会发生过大振动，导致结构破坏。
相反，如果阻尼比过大，建筑物的振动会很快衰减为零，无法吸收地震能量，同样也会对结构造成损害。
因此，设计师需要根据具体情况合理选择阻尼比，以确保建筑物的稳定性。
除了在机械振动和建筑工程中的应用外，阻尼比还被广泛应用于其他领域。
在电路中，阻尼比用于描述电路中电感元件和电阻元件的比例关系。
在控制系统中，阻尼比用于描述控制器的稳定性和响应速度。
在生物医学工程中，阻尼比被用于评估人体关节的稳定性和运动控制。
总结一下，阻尼比在物理学中具有重要的物理意义。
它不仅帮助我们理解振动系统中能量的流失和系统的稳定性，还在机械振动、建筑工程、电路、控制系统和生物医学工程等多个领域得到广泛应用。
建筑结构的阻尼研究
f1
1 0.06n
f1
1 0.07n
几幢高层建筑的自振特性
• 上海金茂大厦：420.5m，0.167Hz，0.831% • 上海森茂大厦：203.35m，0.283Hz，2.37% • 上海建设大厦：173.1m，0.469Hz，3.22% • 上海凯旋门大厦：100m，0.557Hz，1.36% • 上海环球金融大厦：492m，0.157Hz，0.42%
日本地区筋混凝土结构
98.9 1
H
R 0.22
1.48 f 0.25
R2 0.660
各类结构自振频率统计
• 砌体、底框结构 • 框剪、 剪力墙结构 • 框架结构(填充墙多) • 框架结构(填充墙少) • 超高层结构
1 f1 0.05n
f1
1 0.05n
1 f1 0.055n
4.62% 5.86%
18
5.86% 3.35% 2.13% 60
4.32%
30
4.60%
65
2.74% 5.62%
15
编号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
名称
嘉定校区 教学C楼
地面交通 风洞中心
经济与管 理学院
瑞光电气 综合楼
上海交大 东下院
交大机动 学院A楼
上海交大 图书馆
建筑结构的阻尼研究
主讲人：施卫星 教授
土木工程学院·结构工程与防灾研究所
建筑结构的阻尼研究
一、建筑结构的阻尼研究 二、舒适度与阻尼 三、阻尼减振
建筑结构的阻尼研究
采用的仪器及分析系统 传感器
Lance系列压电式加速度传感器，灵敏度为49V/g，量 程为0.1g，频率范围为0.05-500 Hz，分辨率0.000002g。
框架结构黏滞阻尼器附加阻尼比的计算对比
框架结构黏滞阻尼器附加阻尼比的计算对比摘要：随着建筑地震下使用要求的提高，工程设计中采用减隔震装置将会越来越频繁。
减震结构设计中采用的附加阻尼比依赖于时程算法，而各软件内置算法有一定区别，本文分别采用YJK和ETABS对某框架结构黏滞阻尼器提供的附加阻尼比进行计算，采用不同计算路径及不同参数，对比了几种算法结果，给工程师的减震设计提供一定的参考。
关键词：多遇地震，减震，黏滞阻尼器，软件对比0、背景2021年住建部发布了国务院令744号文《建设工程抗震管理条例》，其中明确要求位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、幼儿园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场所、广播电视等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。
该条例大幅提高了以上八大类结构的设计要求，并明确提到了应采取减隔震措施。
因此，减隔震结构的设计方法将成为结构工程师的必修课。
为系统理解采用黏滞阻尼器的减震结构设计逻辑，本文选用某高中宿舍作为设计模型，分别采用ETABS以及YJK，对黏滞阻尼器结构设计时附加阻尼比的计算进行分析。
一、减震结构设计逻辑目前，在结构设计方面，振型分解反应谱法为成熟且安全可行的常规算法，其保证度较高。
而时程分析，由于地震波存在随机性和不确定性，以特定地震作用分析得到的结果，不能作为设计配筋依据，只能用来校核结构在选用地震波下是否能够满足设计要求。
而阻尼器对结构能够提供的附加阻尼来自消能构件耗能，与具体的外力作用有关，具有非线性特征，需要通过时程分析确定。
因此，减震结构的设计方法采用等效弹性振型分解反应谱法，且将阻尼器对结构整体提供的阻尼作用作为附加阻尼比，加入振型分解反应谱法的计算中，并以此计算结果为配筋依据。
此外，实际阻尼器提供的附加阻尼在结构中并非均匀分布，为了实现其在地震作用下耗能的目的，需要保证阻尼器及周边子结构等重要构件的有效性。
舒适度验算的结构阻尼比
舒适度验算的结构阻尼比
结构阻尼比对于提高建筑物的舒适度非常重要。
在建筑物发生震动时，较高的阻尼比可以使震动的幅度和持续时间减少，从而减轻人体的不适感和损伤。
在舒适度验算中，结构阻尼比是一个至关重要的参数。
通过对建筑物进行振动测试，结构工程师可以确定建筑物的结构阻尼比，并根据测试结果改进建筑物的防震性能。
在实际工程中，为了确保建筑物的舒适度，结构阻尼比需要满足一定的要求。
一般认为，建筑物的结构阻尼比应该在5%至10%之间。
如果阻尼比太低，建筑物将很难抵御震动；如果阻尼比太高，建筑物将变得太刚硬，从而影响舒适度。
因此，在设计建筑物时，需要对结构阻尼比进行充分的考虑，以确保建筑物在受到外界激励时能够提供足够的阻尼能力，确保建筑物的舒适度和安全性。
- 1 -。
风荷载作用下钢结构阻尼比
风荷载作用下钢结构阻尼比
近年来，随着建筑风荷载设计的提高，钢结构在建筑行业中应用日益广泛。
钢结构在受到风荷载作用时，会产生较大的振动，在减小结构的振动幅值方面，阻尼比起着至关重要的作用。
本文将围绕“风荷载作用下钢结构阻尼比”展开探讨。
第一步：阻尼比的概念
阻尼比指的是结构在振动过程中，随着时间的推移，振动能量耗散的速率与振动能量的总量之比。
阻尼比越大，结构的振幅越小，阻尼比主要由材料的内摩擦或者阻尼器的摩擦而产生。
第二步：钢结构的振动特性
钢结构的振动特性主要取决于结构本身的质量、刚度以及阻尼比等因素。
在模拟钢结构的风荷载振动时，结构的阻尼比能够有效降低结构的振动幅值，同时提高结构的稳定性。
第三步：提高阻尼比的方法
1. 采用更高阻尼材料，例如橡胶和钢铁等，增加结构的内部摩擦力，以达到降低振幅的效果。
2. 采用阻尼器来增加结构的阻尼比，阻尼器具有一定的材料弹性，能够承受一定的挤压应力，从而起到减震作用。
3. 在结构的设计中，适当增加结构的质量，提高结构的稳定性，减小结构振幅。
第四步：结论
阻尼比是影响钢结构抗风性能的重要参数，钢结构在受到风荷载作用时，需要采取适当的措施来提高结构的阻尼比，以达到减小结构振幅的效果，确保结构的安全性和稳定性。
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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。
9 单层工业厂房中9．2 单层钢结构厂房中第9.2.5条····单层厂房的阻尼比，可依据屋盖和围护墙的类型，取0.045～0.05。
其中条文说明：9．2．5 通常设计时，单层钢结构厂房的阻尼比与混凝土柱厂房相同。
本次修订，考虑到轻型围护的单层钢结构厂房，在弹性状态工作的阻尼比较小，根据单层、多层到高层钢结构房屋的阻尼比由大到小变化的规律，建议阻尼比按屋盖和围护墙的类型区别对待。
10 空旷房屋和大跨屋盖建筑中第10．2．8 屋盖钢结构和下部支承结构协同分析时，阻尼比应符合下列规定：
1 当下部支承结构为钢结构或屋盖直接支承在地面时，阻尼比可取0.02。
2 当下部支承结构为混凝土结构时，阻尼比可取0.025～0.035。
其中条文说明：本条规定了整体、协同计算时的阻尼比取值。
屋盖钢结构和下部混凝土支承结构的阻尼比不伺，协同分析时阻尼比取值方面的研究较少。
工程设计中阻尼比取值大多在0.025～0.035间，具体数值一般认为与屋盖钢结构和下部混凝土支承结构的组成比例有关。
根据位能等效原则提供两种计算整体结构阻尼比的方法，供设计中采用。
方法一：振型阻尼比法。
方法二：统一阻尼比法。
高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010中11混合结构设计中第11．3．5 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。
门式刚架轻型房屋钢结构技术规程：CECS102-2002中3.1 设计原则中3.1.6 门式刚架轻型房屋钢结构的地震作用效应可采用底部剪力法分析确定。
抗震验算时，结构的阻尼比可取0.05。
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。
根据以上规范规定，除以上列出的结构外，阻尼比基本取0.05。