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1、第42卷第2期Vol.42，No.22016年4月SichuanBuildingMaterialsApril，2016线性粘滞阻尼减震框架结构抗震设计分析方法对比蔡娥,杨丹(四川建筑职业技术学院,四川德阳618000)[1]摘要:弹性时程分析和振型分解反应谱法是结构抗当α=1时,得到运动微分方程:震设计最为常用的两种分析方法。本文基于这两种方法,¨·¨Mu+(C+C)u+Ku=-Mlu(2)eg编制弹性时程分析程序和振型分解反应谱程序,分析安装M、C、K分别代表结构的质量、阻尼、刚度矩阵,其定义与了线性粘滞阻尼器的钢筋混凝土框架结构在中震下的响应。传统结构相同;l为单位列向量。结构阻尼矩阵通常
2、采用瑞雷将两种分析结果及相应原结构在中震下的响应进行对比,阻尼假定,即C=αM+bK,a、b为与结构体系有关的常系数。讨论两种分析方法的适用性和局限性。C是附加阻尼矩阵,为对称的三对角矩阵,一般不是比例阻e关键词:线性粘滞阻尼器;弹性时程分析法;振型分尼矩阵。采用最为常用的Wilson-θ法求解式(2)。时程分析解反应谱法·¨法得出的是结构各层的位移u、速度u和加速度u反应时程+jjj中图分类号:TU352.11文献标志码:B·曲线,可得出结构的最大位移u、速度u和加速度值jmaxjmax文章编号:1672-4011(2016)02-0073-03¨u,故结构各层的最大剪力f、阻尼器出力f及地
3、震力f:DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2016.02.036jmaxkjdjejf=k(u-u)kjjjmaxj-1max0前言··c(u-u)jjmaxj-1maxf=djcosθj在结构上附加阻尼器是消能减震的一种主要方式。粘¨¨f=m(u-u)(3)滞阻尼器由于其耗能仅仅依赖于阻尼器自身相对速度,并ejjjmaxj-1max式中,θ为第j楼层阻尼器和水平方向的夹角(假设同楼且其阻尼模式和所确定的结构内部阻尼模式一致,使减震j层阻尼器的方向一样)。结构的动力分析模型大大简化。此外,线性粘滞阻尼器在相当宽的频带内具有保持粘滞线性反应、对温度的不敏感2．2振型分解反
4、应谱法性、产生的阻尼力与位移不同步等优点,因此,线性粘滞振型分解法是利用各振型相互正交的特性,将原来耦阻尼器在土木工程减震耗能领域内具有越来越好的前景。联的微分方程变为若干相互独立的微分方程,从而使原来减震结构的常用分析方法有时程分析法和反应谱法。多自由度体系的动力计算变为若干个单自由度体系的问题,无论结构处于弹性状态还是弹塑性状态,粘滞阻尼器是线在求得各单自由度体系的解后,再将各个解进行组合,从性还是非线性乃至其他更复杂的阻尼器,都可以用时程分而求得多自由度体系的地震反应。析法来进行分析,而反应谱法只对设置线性阻尼器且处于运用广义位移来表示运动微分方程:T¨T·TT¨弹性状态的结构分析较为准
5、确。XjMXq+Xj(αM+bK+Ce)Xq+XjKXq=-XjMlug(4)1粘滞阻尼器的力学特性式中,X为振型矩阵;q(t)为广义坐标矩阵。TT假设XCX=XCX成立,采用杜哈梅积分的数值计算粘滞阻尼器是通过粘性流体对阻尼器活塞的阻碍而耗jejej散能量,它不产生刚度,只产生附加阻尼,其计算模型可求解单自由度体系的位移、速度和加速度。通常采用SRSS法·¨简化为一个阻尼原件。或CQC法得到最大位移ujmax、速度ujmax和加速度值ujmax。结粘滞阻尼器产生的阻尼力仅与速度有关,可用公式(1)构层间剪力、阻尼器出力及地震力,可按下式首先求出每一表示:振型的反应,再按SRSS法进行组合,以
6、确定结构的最大地震·α·[2]f(t)=cusgn(u)(1)效应。dα·f=k(u-u)=k(X-X)γS式中,c为广义阻尼系数;u为阻尼器内的位移;u为相kjiijij,i-1ijij,i-1jdjαc(X-X)γS应的速度;α为速度指数,其值大致为0.3～1。当α=1时,阻f=ijij,i-1jvjdjicosθ·i尼系数记为c,阻尼简化为f(t)=cu,阻尼表现为线性,否edef=m(X-X)γS(5)ejiijij,i-1jaj则表现为非线性。α值离1.0越远,其非线性程度越高。阻尼[3]运用MTLAB编制两种分析方法程序。力的方向总是与位移方向相反,从而阻止结构运动,消耗能量。3算
7、例2分析方法和相应程序3．1基本条件某6层医院住院楼,1层层高4.2m,其余各层均为本文假定设置粘滞阻尼器后,钢筋混凝土主体结构在中3.6m。建筑场地类别Ⅱ类,场地特征周期0.40s,抗震设震作用下仍然保持弹性。防烈度8度,设计地震分组第二组,设计基本地震加速度2．1弹性时程分析法值为0.20g。采用钢筋混凝土框架结构,取其中间一榀框对于多层房屋结构,可用层间剪切模型,即将横梁视为架做平面配筋计算
