钢结构抗震计算-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
PKPM 设计参数- 钢结构新型结构-
PKPM 设计参数PKPM 设计参数楼层组装—设计参数a.总信息1．结构体系（框架，框剪，框筒，筒中筒，剪力墙，断肢剪力墙，复杂高层，砌体，底框）。
2．结构主材（钢筋混凝土，砌体，钢和混凝土）。
3．结构重要性系数（《高层混凝土结构技术规程》4.7.1 ，混凝土规范3.2.3）。
4．底框层数，地下室层数按实际选用。
5．梁柱钢筋的混凝土保护层厚度（《混凝土结构设计规范》表3.4.1及表9.2.1）。
6．与基础相连的最大楼层号，按实际情况，如没有什么特殊情况，取1。
7．框架梁端负弯矩调幅系数一般取（0.85—0.9）《高层混凝土结构技术规程》5.2.3条文中有说明。
b.材料信息1．混凝土容重取 26-27，全剪力墙取27，取25时需输入粉刷层荷载。
2．钢材容重取 78。
3．梁柱主筋类别，按设计需要选取。
优先采用三级钢，可以节约钢材。
SATWE设计参数a.总信息1．水平力与整体坐标夹角（度），通常采用默认值。
(逆时针方向为正,当需进行多方向侧向力核算时,可改变次参数)2．混凝土容重取 26-27，钢材容重取 78。
3．裙房层数，转换层所在层号，地下室层数，均按实际取用。
(如果有转换层必须指定其层号)。
4．墙元细分最大控制长度，这是在墙元细分时需要的一个参数，对于尺寸较大的剪力墙，在作墙元细分形成一定的小壳元时，为确保分析精度，要求小壳元的边长不得大于给定限值Dmax,程序限定1.0≤Dmax≤5.0 ,隐含值为Dmax=2.0 , Dmax对分析精度略有影响,但不敏感,对于一般工程,可取Dmax=2.0 ,对于框支剪力墙结构, Dmax可取略小些, 例如Dmax=1.5或1.0 。
5．对所有楼板强制采用刚性楼板假定（在计算结构位移比时选用此项，除了位移比计算，其他的结构分析、设计不应选择此项）。
6．墙元侧向节点信息：这是墙元刚度矩阵凝聚计算的一个控制参数，若选“出口”，则只把墙元因细分而在其内部增加的节点凝聚掉，四边上的节点均作为出口节点，墙元的边形协调性好，分析结果符合剪力墙的实际，但计算量大。
钢结构房屋抗震设计规定
钢结构房屋抗震设计规定引言钢结构房屋抗震设计规定是为了确保钢结构房屋在地震发生时具备足够的抗震能力，保护人们的生命财产安全。
本文将介绍钢结构房屋抗震设计的相关规定，并说明其重要性和应采取的措施。
1. 设计标准1.1 国家标准根据国家标准，钢结构房屋抗震设计应满足以下要求：•结构的抗震性能应符合《钢结构抗震设计规范》（GB 50011）的要求；•砌体墙体的抗震能力应符合《建筑抗震设计规范》（GB 50011）的要求；•钢结构房屋的承载能力应满足国家标准《普通建筑结构荷载规范》（GB 50009）的要求；•钢结构房屋的施工和验收应符合国家标准《钢结构工程施工及验收规范》（GB 50205）的要求。
1.2 地区标准不同地区可能有自己的地震状况和抗震设计要求，因此，钢结构房屋的抗震设计规定也可能会因地区而异。
在进行抗震设计时，还必须考虑当地地震烈度和地基条件等因素。
2. 抗震设计要点2.1 结构选择钢结构房屋的抗震性能主要取决于其结构形式。
常见的钢结构形式包括框架结构、剪力墙结构和桁架结构等。
在设计中应根据工程实际情况选取合适的结构形式，并根据结构类型的特点进行合理的布局和连接方式。
2.2 材料选择钢结构房屋的材料选择直接影响其抗震性能。
应选用高强度的钢材料，并严格控制材料的质量。
同时，还应注意材料的耐久性和防腐性，以确保结构的长期稳定性。
2.3 设计参数钢结构房屋的抗震性能与其设计参数密切相关，包括结构的受力形式、刚度、阻尼比等。
在设计时，应根据地震烈度和地基条件等因素，确定适当的设计参数，保证结构的合理性和稳定性。
2.4 连接设计钢结构房屋的连接部位是其抗震性能的关键。
连接部位应有足够的强度和刚度，能够承受地震力的作用，并保证连接的可靠性和耐久性。
连接设计应充分考虑材料的膨胀和收缩，以及结构的变形和位移等因素。
2.5 防震措施除了在设计中加强结构的抗震能力外，还应采取一系列防震措施来提高钢结构房屋的整体抗震能力，如设置防震支撑、增加结构的阻尼等。
建筑设计中的阻尼比分析
建筑设计中的阻尼比分析作者：战书东邱晓光来源：《中华建设科技》2018年第01期【摘要】阻尼比是结构抗震设计时必须使用的结构特性指标，也是高层建筑设计中相当重要的设计参数，是每一位结构设计人员都要掌握的基础、概念。
本文基于脉动实测的数据，对建筑设计中的阻尼比进行了深入分析，以期对高层建筑设计中结构阻尼的研究有进一步的认识。
【关键词】阻尼比；取值；反应谱【Abstract】 The damping ratio is a structural characteristic index that must be used when the structural anti-seismic design， and it is also a very important design parameter in the high-rise building design. It is the foundation and concept that every structural designer must master. Based on the measured data of the pulsation， this paper analyzes the damping ratio in architectural design in order to further understand the research on structural damping in high-rise building design.【Key words】 Damping ratio；Value；Response spectrum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材料有很大的关系，GB50011 - 2010《建筑抗震设计规范》比较明确指出，钢结构的阻尼比与混凝土结构不一样，与混合结构体系阻尼又不一样。
抗震计算
G1
k1
F 1kN
V1 400 300 700 kN V2 300kN
（2）计算各楼层处的水平位移
x2
x1
u1 V1 / k1 700/ 14280 0.049 m
u2 V1 / k1 V2 / k2 0.049 300/ 10720 0.077m
dw=6m
例2 图示为某场地地基剖面图 上覆非液化土层厚度du=5.5m 其下为沙土，地下水位深度 为dw=6m.基础埋深db=2.5m, 该场地为8度区。确定是否考 虑液化影响。
2） 细判
采用标准贯入试验判别 钻孔至试验土层上15cm处,用63.5公斤穿心锤，落 距为76cm，打击土层，打入30cm所用的锤击数记作 N63.5，称为标贯击数。用N63.5与规范规定的临界值 Ncr比较来确定是否会液化。
G1
k1
V1 400 300 700 kN V2 300kN
（2）计算各楼层处的水平位移
u1 V1 / k1 700/ 14280 0.049 m
u2 V1 / k1 V2 / k2 0.049 300/ 10720 0.077m
（3）计算基本周期
T1 2
1---穿心锤 2---锤垫 3---触探杆 4---贯入器头 5---出水孔 6---贯入器身 7---贯入器靴
例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋 盖处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，Ⅰ类 场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN，框架柱线刚 度 ic EIc / h 2.6 104 kN m ,阻尼比为0.05。试求该结构多 遇地震时的水平地震作用。
2022-2023年注册结构工程师《结构专业考试二级》预测试题1(答案解析)
2022-2023年注册结构工程师《结构专业考试二级》预测试题（答案解析）全文为Word可编辑，若为PDF皆为盗版，请谨慎购买！第壹卷一.综合考点题库(共50题)1.如图所示原木屋架，设计使用年限为50年，选用红皮云杉TC13B制作。
斜杆D3原木梢径d=100mm，其杆长l=2828mm。
D3杆轴心压力设计值(恒载)N=-18.86kN，当按强度验算时，斜杆D3的轴压承载能力与下列何项数值相近 ( )A. 1.17N/mm2B. 1.48N/mm2C. 1.89N/mm2D. 2.39N/mm2 正确答案：D本题解析：2.某单跨仓库，如图所示。
跨度15m，开间6m，共6个开间，属刚弹性方案。
窗高3.6m，窗间墙宽2.4m，壁柱和墙厚见题图。
檐口标高+6.0m。
砖砌体用MU10砖，M5混合砂浆。
左柱的柱底承受的N=340kN。
承受的弯矩：左风时，M左=26kN·m；右风时，M右=35kN·m。
某窗间墙采用MU15的蒸压灰砂砖和M5的混合砂浆砌筑，轴心力偏心距e=100mm，折算厚度hT=500mm，则该墙的承载力最接近于( )kN。
A.558.5B.615.6C.655.8D.674.3正确答案：B本题解析：3.钢梁L-1采用l0.9级M22的高强度螺栓通过节点板与钢槽罐连接，连接型式为摩擦型连接，节点详图见a-a剖面图，摩擦面抗滑移系数μ=0.35。
假定，最大剪力设计值V=202.2kN。
试问，连接采用的高强度螺栓数量（个），为下列何项数值？（）A.2B.3C.4D.5正确答案：C本题解析：4.截面尺寸为1170mm190mm的窗间墙，采用MU7.5单排孔混凝土小型空心砌块和Mb7.5专用混合砂浆砌筑，不错孔，不灌实。
墙的计算高度为3.8m，承受轴向力设计值为105kN，弯矩设计值为3.99kNm。
1.砌体抗压强度调整系数γa，与下列何项数值最为接近？（）A.1、0B.0、922C.0、853D.0、981正确答案：B本题解析：窗间墙的截面面积A=1.170.19=0.2223<0.3m^2，根据《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011）第3.2.3-2条，砌体抗压强度调整系数ra=0.222+0.7=0.922。
08 多层和高层钢结构房屋
8 多层和高层钢结构房屋8.1 一般规定8.1.1本章适用的钢结构民用房屋的结构类型和最大高度应符合表8.1.1的规定。
平面和竖向均不规则的钢结构，适用的最大高度宜适当降低。
注：1，钢支撑-混凝土框架和钢框架-混凝土筒体结构的抗震设计，应符合本规范附录G的规定；2，多层钢结构厂房的抗震设计，应符合本规范附录H第H.2节的规定。
2，超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施；3，表内的筒体不包括混凝土筒。
8.1.2本章适用的钢结构民用房屋的最大高宽比不宜超过表8.1.2的规定。
8.1.3钢结构房屋应根据设防分类、烈度和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。
丙类建筑的抗震等级应按表8.1.3确定。
震等级；2，一般情况，构件的抗震等级应与结构相同；当某个部位各构件的承载力均满足2倍地震作用组合下的内力要求时，7～9度的构件抗震等级应允许按降低一度确定。
8.1.4钢结构房屋需要设置防震缝时，缝宽应不小于相应钢筋混凝土结构房屋的1.5倍。
8.1.5一、二级的钢结构房屋，宜设置偏心支撑、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢支撑钢筋混凝土墙板、屈曲约束支撑等消能支撑或筒体。
采用框架结构时，甲、乙类建筑和高层的丙类建筑不应采用单跨框架，多层的丙类建筑不宜采用单跨框架。
注：本章“一、二、三、四级”即“抗震等级为一、二、三、．四级”的简称。
8.1.6采用框架-支撑结构的钢结构房屋应符合下列规定：1，支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3。
2，三、四级且高度不大于50m的钢结构宜采用中心支撑，也可采用偏心支撑、屈曲约束支撑等消能支撑。
3，中心支撑框架宜采用交叉支撑，也可采用人字支撑或单斜杆支撑，不宜采用K形支撑；支撑的轴线宜交汇于梁柱构件轴线的交点，偏离交点时的偏心距不应超过支撑杆件宽度，并应计入由此产生的附加弯矩。
当中心支撑采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时设置不同倾斜方向的两组斜杆，且每组中不同方向单斜杆的截面面积在水平方向的投影面积之差不应大于10%。
门式刚架结构的抗震分析
门式刚架结构的抗震分析摘要：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102;2002）对门式刚架结构的抗震计算规定不是十分明确。
通过地震烈度、刚架跨度、刚架高度等几种参数的组合，计算分析了单跨门式刚架结构的抗震设计，供相关技术人员参考。
关键词：门式刚架结构抗震地震烈度刚架跨度刚架高度一、引言对于门式刚架的抗震设计，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）考虑到轻型房屋钢结构特点，抗震规范5.1.2条第一款规定轻型房屋钢结构抗震设计可按底部剪力法计算，当地震作用效应组合控制作用时，应对轻型钢结构的特点采取相应的抗震构造措施。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》[1]规定，单层门式刚架轻型房屋钢结构自重小，承载力一般不受地震作用效应组合控制，通长可不进行抗震计算。
但同时又补充规定，对于宽阔刚架，或高度很大的刚架，或很长的纵向刚架，或有夹层、吊重、桥式吊车等情况，则需进行地震作用效应组合验算。
在什么情况下地震作用效应组合起控制作用，需要进行抗震计算，规范中并没有明确规定，设计人员也不是十分清楚。
本文通过大量的计算分析，从跨度、纵向长度两个方面给出了单跨无吊车门式刚架结构需要进行抗震设计的临界参考尺寸。
二、抗震分析参数的确定具体设计时，各种设计参数较多，不能全部列举，仅对下面一些带有普遍性的相关参数进行分析：（1）地震参数地震烈度不小于9度，门式刚架要进行抗震设计，因此主要分析设防烈度为7、8度两种情况下的影响。
场地类别取Ⅱ类，设计地震分组计算时取第一组。
根据《建筑抗震设计规范》规定及轻钢规范3.1.6条规定，门式钢结构刚架的阻尼比取0.05。
一般情况下，门式刚架结构的特征周期都比较短，其值大多数位于反应谱曲线平直段所对应的特征周期时间段内。
因此在计算时水平地震影响系数取其最大值。
柱间支撑设计时，在风荷载作用下，按端部支撑承担一侧山墙的所有风荷载计算：地震作用下，按每道支撑承担36m长度（或柱间支撑间距长度）范围产生的地震力计算。
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阻尼比
阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。
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。
主要概念
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(-ζ wn 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。
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）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。
（5）结构的工艺性对振动的阻尼。
计算方法
对于小阻尼情况[1]：
1) 阻尼比可以用定义来计算，及ζ=C/C0；
2) ζ=C/(2*m*w) % w为结构圆频率
3) ζ=ita/2 % ita 为材料损耗系数
4) ζ=1/2/Qmax % Qmax 为共振点放大比，无量纲
5) ζ=delta/2/pi % delta是对数衰减率，无量纲
6) ζ=Ed/W/2/pi % 损耗能与机械能之比再除以4pi
取值方式
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。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.2.2条规定，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是可取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.（3）罕遇地震下的弹塑性分析，阻尼比可取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。
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。
另外，对于一些常见的材料的损耗因子（对于材料，常称之为损耗因子，一般可以通过特定关系转换为阻尼比），可以参考如下数值[2]：钢、铁：1E-4~6E-4，铝：1E-4；铜：2E-3；粘弹性材料：0.2~5；软木塞：0.13~0.17；混凝土：0.015~0.05，等等
参考资料
1. 《阻尼减振降噪》 P43
2. 《阻尼减振降噪》 P16。