消能减震结构设计的阻尼比研究.pdf

21卷2期世界地震工程Vo1．21，No．2
2005年6月WORLDEARTHQUAKEENGINEERINGJun．，2005

文章编号：100745069(2005)02—0080—05

消能减震结构设计的阻尼比研究

刘文锋李建峰
(青岛r：大学土术1．程学院，山东青岛266033)

摘要：阻尼比是消能减震结构设计的重要参数，对消能减震结构设计具有决定性影响。消能减震结构
设汁巾阻尼是时变参数，消能减震结构是非经典阻尼结构。采用复模态设计方法、强解耦振型分解
法、基于变形能的等效阻尼法三种方法分别对不同情况的消能减震结构阻尼比进行研究，得到选择消
能减震设计疗法和不同方法汁算精度的规律，对消能减震结构设计具有参考价值。
关键词：阻尼比；消能减震结构设计；复模态设计方法；强解耦振型分解法；等效阻尼法
中图分类号：TU435文献标识码：A

Studyondampingratioofastructurewithenergydissipationdevices

LIUWen—·fengLIJian—·feng
(CollegeofCivilEngineering，Qingda(1universityofTechnology，Qingdao266033．China)

Abstract：Dampingratioisanimportantparameterandplaysadecisiveroleinthedesignofastructurewithenergy
dissipationdevices．Dampingistime—variableparameterinthestructurewithenergydissipationdevices
．thestruc—
tureisanon—classicaldampingstructure．Thedampingratioisstudiedbythecomplexmodemethod
，theforcing
decouplingmethod，andtheequivalentdampingmethodbasedondeformationenergy
．Somerulesforchoosingthe

designmethodantithecalculationaccuracyofthestructureareobtainedinthispaperitisofgreatsignificancefor
．
energydissipationdevices．

Keywords：dampingratio；designofstructurewithenergydissipationdevices；complexmodemethod；forcingdecou—

piingmethod；equivalentdampingmethod

1研究背景

2001年7月20I-]，我国《建筑抗震设计规范》(GB5001l一2001)首次将消能减震设计纳入规范，消能减
震设计广泛应用的时代已经到来一-4]。《建筑抗震设计规范》(GB5001l一2001)第l2．3．4条第一款明确给
出了消能减震结构设汁的有效阻尼比的估算公式，这个估算公式是参照ATC一33．用消能部件本身在地震作
用下变形所吸收的能量与设置消能器后结构总地震变形能的比值来表征。但有关这个估算公式的精度的研
究较少，而阻尼比是消能减震结构设计的重要参数，对消能减震结构设计具有决定性影响。因此，本文采用
复模态设计方法、强解耦振型分解法与基于变形能的等效阻尼法三种方法分别对不同情况的消能减震结构
阻尼比精度进行研究

2消能减震结构的阻尼是时变阻尼

阻尼是结构材料的一种重要特性，是消能减震结构设汁的动力分析和抗震设汁的重要参数。消能减震

收稿日期：2004—10—17；修订日期：2005—02—15
基金项目：山东省fI然科学基金项¨(2001FD7)
作者简介：刘文锋(1966一)，男，I1I尔}岛人，教授，主要从事结构抗震及安令他研究

2期刘文锋等：消能减震结构设计的阻尼比研究81

结构是指在结构物某些部位(如支撑、剪力墙、节点、联结缝或连接件、楼层空间、相邻建筑问、主附结构问
等)设置阻尼消能装置(阻尼、粘弹性材料、摩擦元件或非结构构件等)，通过其局部变形提供附加阻尼，以耗
散或吸收地震输入结构中的能量，减小主体结构地震反应，达到预期防震的目的。
2．1消能装置位置
消能减震结构体系按其消能装置位置的不同，可分为三类：(1)层间型阻尼消能减震体系，强震时通过
层间消能装置耗散地震能量，常用的消能装置有粘弹性阻尼器、粘滞性阻尼器、摩擦阻尼器、金属阻尼器和电
流变、磁流变阻尼器。(2)主从结构型阻尼消