非比例阻尼结构动力响应分析

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地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害,在土木工程中阻尼是地震能量耗散的主要因素,结构的阻尼特性反应了体系在振动过程中能量的耗散性能,是研究动力反应问题的一个必不可少的重要方面。随着新的结构形式和新型材料的应用,结构的高度不断增加、跨度不断加大以及结构防灾减灾能力要求的提高,阻尼在工程中的位置也越来越重要。现今,由不同材料组成的结构体系越来越多,特别是下部混凝土、上部钢结构的结构体系。对于此类结构体系,模态阻尼矩阵是非对角阵,地震响应方程关于模态阻尼矩阵是耦合的,非比例阻尼体系模态之间的耦合导致传统的实模态分析方法不能直接适用,非比例阻尼结构阻尼比的研究已成为目前研究热点。另外,对于消能减震结构阻尼器的参数选择是消能减震结构成败的关键,如何合理、快速的设置阻尼器的参数是消能减震结构设计中的重要问题。因此本文针对非比例阻尼结构,从结构实际问题出发,运用能量法的原理,对非比例阻尼结构阻尼比的计算问题及阻尼器参数设置的问题进行研究,通过分析及有限元程序模拟,找出适合于工程应用且比较准确的阻尼比计算方法和阻尼器参数设置方法。全文主要研究内容有三个部分。首先对各种非比例阻尼结构阻尼比计算方法进行比较,在此基础上找到适合于工程应用的阻尼比计算方法即振型阻尼比法。通过算例分析,对振型阻尼比法的实施过程进行了详细阐述,得到阻尼比虽上下部结构刚度变化的规律。然后以深圳宝安国际机场T3航站楼主指廊模型为研究对象,运用振型阻尼比法及单一阻尼比方法对该非比例阻尼结构进行分析,得出该结构的上部钢结构、下部混凝土结构及关键位置处阻尼比的近似取值,为实际工程提出合理建议。最后以深圳宝安国际机场T3航站楼次指廊模型为研究对象,运用粘滞阻尼理论,从反应谱的角度确定附加阻尼比,从能量角度确定非线性阻尼系数,找到了一种合理、快速的阻尼器参数设置方法,并将该方法应用于实际工程。
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