材料阻尼对钢筋及钢管混凝土结构地震响应的影响分析

摘要

阻尼作为结构振动耗能的表征参数，是影响结构动力响应的重要因素之一。阻尼内涵广泛，机理复杂，到目前为止，还很难形成统一且符合实际的认识。在实际工程分析中，结构的阻尼值通常根据结构组成材料取为常数或采用Rayleigh阻尼模型进行计算分析。前者只考虑结构材料类别不考虑结构其他因素对阻尼影响的取值方法不尽合理，后者虽便于计算，但物理意义并不明确。而目前运用并不广泛的复阻尼模型则考虑了结构应力和振幅的变化对阻尼取值的影响，更符合实际材料受迫振动时的反应特性。 本文将应力相关复阻尼模型引入到结构动力方程中，结合有限元法，计算了一座多层钢筋混凝土框架结构和一座钢管混凝土拱桥结构在E1 Centro波、天津波以及Northridge波作用下的地震响应，实现了复杂结构基于应力相关复阻尼模型地震响应的计算。结果表明，不同阻尼模型对不同结构动力响应计算结果均有较大影响。结构的材料阻尼并非定值，而是随着结构应力变化而变化。对于多层钢筋混凝土框架结构，在不同地震波作用下，采用应力相关复阻尼模型计算所得结构响应均大于粘滞阻尼模型计算所得值；结构的材料阻尼随着结构应力的增大而增大，材料阻尼所占结构阻尼的比重也随之增大。对于钢管混凝土拱桥结构，采用应力相关复阻尼模型计算所得结构地震响应明显大于粘滞阻尼模型计算所得值，材料阻尼随着结构应力增大而增大；此外，文中还分析了核心混凝土强度以及截面含钢率等因素对钢管混凝土拱桥结构地震响应以及结构耗能的影响。

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声明

1绪论

1.1前言

1.2阻尼的产生机理

1.2.1材料阻尼

1.2.2流体的粘滞阻尼

1.2.3结构连接处阻尼

1.2.4冲击阻尼

1.2.5磁电效应产生的阻尼

1.3阻尼的数学计算模型

1.3.1粘滞阻尼

1.3.2复阻尼

1.4阻尼试验及识别

1.5阻尼模型及其取值研究

1.6本文研究的主要内容

2不同阻尼模型常用动力求解方法

2.1引言

2.2粘滞阻尼体系动力响应求解方法

2.2.1坐标变换法

2.2.2直接积分法

2.3复阻尼体系动力响应求解方法

2.3.1频域内计算复阻尼结构体系的动力响应

2.3.2时域内计算复阻尼结构体系的动力响应

2.4小结

3基于不同阻尼模型求解钢筋混凝土多层框架结构地震响应

3.1引言

3.2计算原理

3.2.1基于粘滞阻尼模型多自由度结构体系地震响应时程分析

3.2.2基于复阻尼模型多自由度结构体系地震响应时程分析

3.2.3计算模型

3.2.4阻尼系数的确定

3.3算例与结果分析

3.4本章小节

4基于不同阻尼模型求解钢管混凝土拱桥结构地震响应

4.1引言

4.2计算原理

4.2.1组合截面的简化

4.2.2钢管混凝土损耗因子的计算

4.3算例与分析

4.4本章小结

5结论与展望

5.1本文的主要结论

5.2展望

参考文献

致谢

作者简历