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基于附加阻尼比的规范法与能量比值法对比

2022-03-16 10:53

作者:陈云、陈晓


书接上文《随着地震强度的增加,黏滞阻尼器/墙所提供的附加阻尼比一定减小吗?》,本期小编为大家介绍一下关于附加阻尼比的另外一个问题——规范法与能量比值法算的附加阻尼比孰大?

部分文献中,以及与一些工程师讨论中也时常提到“规范法计算的附加阻尼比会大于能量法”,理由是:规范方法中阻尼器的能量用的是最大出力和最大变形,另外面积计算时是按照各象限对称,以上原因会导致阻尼器耗能计算偏大,因而附加阻尼比的结果偏大。

那么这个结论是否具有通用性还是有一定的适用条件?为了分析这个问题小编整理了几个案例,针对该问题进行一点说明。

在分析案例之前小编先为大家介绍一下两种算法:

规范法

《建筑抗震设计规范》第十二章介绍了附加阻尼比的计算方法,见式(1):

     1.png   

                                                                                                      1

式中:

2.png——消能减震结构的附加有效阻尼比;3.png——设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能,4.png——12.png个消能部件在结构预期层间位移5.png下往复循环一周所消耗的能量。

能量比值法

结构的能量包含:动能、势能、固有阻尼耗能、阻尼器耗能等。固有阻尼耗能来源于结构自身的阻尼比,阻尼器耗能来源于阻尼器的滞回耗能,根据阻尼器耗能与固有阻尼耗能之间的关系计算阻尼器的附加阻尼比,见式(2):

6.png

 1结构能量

7.png

2

式中:

8.png——消能减震结构的附加有效阻尼比;

9.png——阻尼器耗能;

10.png——结构固有阻尼耗能;11.png——结构固有阻尼比。

案例分析

案例一为7层的框架结构,设防烈度为8度(0.3g),计算结果如下:

21.png

 2构三维图

22.png

 

23.png

 3大震下规范方法与能量比值法对比


为进一步分析规范法与能量比值法的关系,将不同地震强度下二者的比值绘制成图,如图4所示。

24.png

 4规范法与能量法计算的附加阻尼比的关系

 

案例二为10层的框剪结构,设防烈度为8度(0.3g),计算结果如下:

25.png

 5结构三维图


26.png

27.png

 6大震下规范方法与能量比值法对比

28.png

 7规范法与能量法计算的附加阻尼比的关系

案例三为6层的框架结构,设防烈度为7度,计算结果如下:

31.png

 8结构三维图

32.png

33.png

 9大震下规范方法与能量比值法对比

 

34.png

 10规范法与能量法计算的附加阻尼比的关系


由上述三个案例可知:小震下,规范法计算的附加阻尼比大于能量比值法,规范法的计算结果约是能量方法的2倍;中震下,二者差距变小,规范法计算结果约是能量方法的1.2倍左右,大震下,二者关系发生转变,规范法计算的附加阻尼比小于能量法。

由上述可知规范法计算的附加阻尼比并不一定大于能量法,二者之间的关系与多个因素有关,欲知详情,请听下回分解。



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