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材料阻尼对钢及钢筋混凝土结构动力响应影响研究

李鹏  
【摘要】: 阻尼是振动中耗能的总和,是反映结构体系振动过程中能量耗散特征的参数,也是影响结构振动响应和地震响应的重要因素之一。其内涵广泛、机理复杂,直到目前还难以形成统一的、较符合实际的认识。 在实际的工程分析中,结构的阻尼值常根据组成材料取为常数或采用Rayleigh阻尼,即质量和刚度的叠加形式进行计算。但这种只根据材料不考虑结构其他影响因素的取值方式不尽合理,Rayleigh阻尼更是为计算解耦而构造出的模型,物理意义不是很清楚。由于复阻尼模型考虑了应力和振幅的变化对于阻尼值的改变,这较符合实际材料受迫振动时真实的应力情况,因此对大多数工程材料来说,复阻尼模型是其阻尼特性的最好描述。 本文采用粘性阻尼模型和复阻尼模型对钢筋混凝土框架结构在地震波下的动力响应进行了计算对比分析,发现对于不同的钢筋混凝土框架体系,考虑不同的设防烈度,在不同的地震波输入时,采用复阻尼模型计算结构响应时,位移和加速度响应幅值都比相应的粘性阻尼时大,从设计角度来讲,采用复阻尼模型计算结构动力响应是偏于安全的。本文还计算了应力相关复阻尼模型钢、钢筋混凝土梁及框架结构的动力响应和材料阻尼值,并与粘性阻尼模型计算的结构响应对比分析,发现采用应力相关复阻尼模型计算结构响应时,所得位移和加速度响应幅值也比相应的粘性阻尼时大;无论对于构件还是结构,材料阻尼值都表现出随应力增长而增大的特性,该特性有利于增加结构的耗能,且能有效抑制结构振动响应振幅。


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