建筑結構阻尼比概述
發布時間2020-09-29 14:54:03
738 摘要：一、阻尼比阻尼比用于表達結構阻尼的大小，是結構的動力特性之一，是描述結構在振動過程中某種能量耗散的術語，引起結構能量耗散的因素（或稱之為影響結構阻尼比的因素）很多，主要有：（1）材料阻尼、這是能量耗散的主要原因；（2）周圍介質對振動的阻尼；（3）節點、支座聯接處的阻尼；（4）通過支座基礎散失一部分能量。
一、阻尼比
阻尼比用于表達結構阻尼的大小，是結構的動力特性之一，是描述結構在振動過程中某種能量耗散的術語，引起結構能量耗散的因素（或稱之為影響結構阻尼比的因素）很多，主要有：
（1）材料阻尼、這是能量耗散的主要原因；
（2）周圍介質對振動的阻尼；
（3）節點、支座聯接處的阻尼；
（4）通過支座基礎散失一部分能量。
結構類型和材料分類給出了共一般分析采用的所謂典型阻尼比的值。綜合各國情況，鋼結構的阻尼比一般在0.01－0.02之間（單層鋼結構廠房可取0.05），鋼筋混凝土結構的阻尼比一般在0.03－0.08之間。以上的典型阻尼比的值即為結構動力學在等效秥滯模態阻尼中，采用的阻尼比的值。在等效秥滯模態阻尼中，混凝土結構剛性較大，而且破壞過程（鋼筋屈服和混凝土破碎）中也能夠吸收大量能量；鋼結構較為柔軟主要通過彈塑性變形吸收能量，較混凝土而言脆斷的可能性低得多，變形量也較大，一般認為10層以下的鋼結構建筑物基本不會發生倒塌事故。綜上可以看出，鋼結構體系變形大，破環程度小是其優勢，鋼結構抗震方面的優勢更多是從材料較輕，承載力高，地震過程中彈塑性變形較大，基本不會發生斷裂，構造措施（如柱間支撐）等方面表現出來的。
二、現行設計規范關于結構阻尼比的取值內容：
建筑抗震設計規范GB50011-2010規定：
第5．1．5條：建筑結構地震影響系數曲線(圖5．1．5)的阻尼調整和形狀參數應符合下列要求：
1 除有專門規定外，建筑結構的阻尼比應取0.05,……。
其中專門規定有：
1 多遇地震下的計算，高度不大于50m時可取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度不小于200m時，宜取0.02。
2 當偏心支撐框架部分承擔的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50％時，其阻尼比可比本條1款相應增加0.005。
3 在罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05。
9單層工業廠房中9．2 單層鋼結構廠房中第9.2.5條···單層廠房的阻尼比，可依據屋蓋和圍護墻的類型，取0.045～0.05。
其中條文說明：9．2．5 通常設計時，單層鋼結構廠房的阻尼比與混凝土柱廠房相同。本次修訂，考慮到輕型圍護的單層鋼結構廠房，在彈性狀態工作的阻尼比較小，根據單層、多層到高層鋼結構房屋的阻尼比由大到小變化的規律，建議阻尼比按屋蓋和圍護墻的類型區別對待。
10 空曠房屋和大跨屋蓋建筑中第10．2．8 屋蓋鋼結構和下部支承結構協同分析時，阻尼比應符合下列規定：
1 當下部支承結構為鋼結構或屋蓋直接支承在地面時，阻尼比可取0.02。
2 當下部支承結構為混凝土結構時，阻尼比可取0.025～0.035。
其中條文說明：本條規定了整體、協同計算時的阻尼比取值。 屋蓋鋼結構和下部混凝土支承結構的阻尼比不伺，協同分析時阻尼比取值方面的研究較少。工程設計中阻尼比取值大多在0.025～0.035間，具體數值一般認為與屋蓋鋼結構和下部混凝土支承結構的組成比例有關。根據位能等效原則提供兩種計算整體結構阻尼比的方法，供設計中采用。
方法一：振型阻尼比法。
方法二：統一阻尼比法。
高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3-2010中11混合結構設計中第11．3．5混合結構在多遇地震作用下的阻尼比可取為0.04。風荷載作用下樓層位移驗算和構件設計時，阻尼比可取為0.02～0.04。
門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規范：GB5102-2015中6.2 地震作用分析3.1.6 計算門式鋼架地震作用時，其阻尼比取值應符合下列規定：1、封閉式房屋可取0.05；2、敞開式房屋可取0.035；3、其余房屋應按外墻面積開孔率插值計算。
構筑物抗震設計規范GB 50191-2012中第5．1．9 構筑物的阻尼比除本規范另有規定外，其余均可按0.05采用。
第7．2．1 鋼框排架結構的阻尼比可取0.03。
第8．2．2鍋爐鋼結構在多遇地震下的阻尼比，對于單機容量小于25MW的輕型或重型爐墻鍋爐可采用0.05，對于…….。
第9．2．4 鋼筒倉在多遇地震下的阻尼比可取0.03，在罕遇地震下的阻尼比可取0.04。
第10．2．3鋼筋混凝土井架的阻尼比可取0.05。鋼井架在多遇地震下的阻尼比可取0.03，在罕遇地震下的阻尼比可取0.04。
第11．2．3鋼筋混凝土井塔的阻尼比可取0.05。鋼井塔在多遇地震下的阻尼比可取0.03，在罕遇地震下的阻尼比可取0.04。
第13．2．7電視塔阻尼比可按表13.2.7選取。
根據以上規范規定，除以上列出的結構外，阻尼比基本取0.05。
設計團隊：圖鑒建筑規劃工程設計事務所
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