设置非线性粘滞阻尼器结构地震响应的时程分析[1].pdf

第27卷第2期工程抗震与加固改造Vol.27,No12

2005年4月EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingApr.2005

[文章编号]1002-8412(2005)02-0040-06

设置非线性粘滞阻尼器结构地震响应的时程分析

薛彦涛1,韩雪2
(11中国建筑科学研究院工程抗震研究所,北京100013;21大连理工大学,辽宁大连116024)

[摘要]本文基于国内外现有的粘滞阻尼器性能试验和计算研究,提出单自由度非线性粘滞阻尼器的计算方
法。文中给出了粘滞阻尼器非线性运动方程的解法,并运用该方法进行了大量的比较计算,研究了单自由度非线
性粘滞阻尼器的动力响应特性。
[关键词]时程分析;非线性粘滞阻尼器;地震响应

[中图分类号]TU35211[文献标识码]A

Time-historyAnalysisofEarthquakeResponseonStructurewithNon-linearFluidViscousDamper

XueYan-tao1,HanXue2(1.ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China;2.DalianUniversityofTechnology,Dalian
116024,China)

Abstract:Basedonexistingestablishedexperimentalmodalanalysisandvibrationanalysistechniques,anewcalculationmethodoffluid
viscousdampercontrollingnonlinearearthquakeresponsesofsingle-freedom-o-fdegree(SDF)systemswasproposed.Thederivationofthe
equationgoverningthemotionoftheSDFsystemwithanon-linearfluidviscousdamperwasoutlined.Andthen,agreatofcalculationswere
carriedouttostudytheprecisionofthemethodandthedynamicsresponseofSDFfluidviscousdamper.
Keywords:time-historyanalysis;non-linearfluidviscousdamper;earthquakeresponse

1引言下的反应。目前,国内外学者对粘滞阻尼器多采用
粘滞阻尼器是结构被动控制中一种十分有效的等效刚度、等效阻尼模型进行非线性时程分析。但
耗能减震装置,一般是由缸体、活塞和流体组成。活是等效模型将粘滞性阻尼器的刚度、阻尼均简化为
塞在缸筒内可作往复运动,活塞上有适量小孔,筒内线性,会导致阻尼器应力应变曲线有一定程度的失
盛满流体,利用活塞在粘滞性流体中运动消耗地震真,将直接影响到减震结构的时程分析结果。
时输入结构的能量。国内外关于粘滞阻尼器的数值为了保证减震结构设计的安全可靠,有必要对设
计算和试验研究有很多,但大多数都局限于将其简有粘滞阻尼器的消能减震结构进行更加深入、更加准
化为线性阻尼器模型再进行计算。但是当一个长周确的非线性时程分析。为此,本文提出了一种设置非
期的结构承受强烈的地面振动时,线性的粘滞阻尼线性阻尼器结构的时程分析计算方法,研究了非线性
器会产生额外的阻尼力,这对结构来说是不利的,而粘滞阻尼器对单自由度体系动力响应的影响。
非线性的粘滞阻尼器则不同,它不但在结构运动速2非线性粘滞阻尼器
度很快时提供阻尼力,而且可以有效地限制阻尼力非线性粘滞阻尼器的力和位移的关系可表为:
的幅值。因此,目前很多研究人员和地震工程专家A
fD=cAsgn(xÛ)|xÛ|(1)
都开始关注粘滞阻尼器非线性的力和位移关系。
其中cA为阻尼系数,A为速度指数,通常结构
采用非线性时程分析的方法求解单自由度系统
中使用的非线性阻尼器A变化范围在011~110之
的非线性运动方程,可以得出系统在动力荷载作用
间。符号sgn()是一个符号函数。当A=1时,方程

[收稿日期]2004-12-21(1)可写为fD=c1#xÛ,这时方程表示的是线性的粘
[作者简介]薛彦涛(1962~),男,研究员
滞阻尼器;当A=0时,方程(1)可写为fD=c0#sgn

EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingApril2005
第27卷第2期薛彦涛,等:设置非线性粘滞阻尼器结构地震响应的时程分析#41#

(xÛ),这时方程表示的是