消能减振结构阻尼器安装位置优化探讨
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2020-02-25
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消能减振结构阻尼器安装位置优化探讨
黄亚男，楼梦麟
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作者简介：黄亚男(1986 年-),女,防灾减灾工程及防护工程专业硕士,主要研究方向:非比例阻尼结构的等效振
型阻尼比
通信联系人：楼梦麟(1947 年-),男,教授,主要研究方向:工程结构与工程系统抗震防灾及振动控制. E-mail:
lml@tongji.edu.cn
（同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092）
5
摘要：当结构附加阻尼器形成消能减振结构时，结构的阻尼矩阵是非比例矩阵，无法通过振
型解耦，即无法获得相应振型的阻尼比。本 文从阻尼器的单元阻尼矩阵出发，将单元阻尼矩
阵整合成为整体附加阻尼矩阵，利用规范中提及的强迫解耦法获得消能减振结构的附加振型
阻尼比。利用以上获得附加阻尼比的方法，进一步研究了附加阻尼器的消能减振结构的模态
阻尼优化设计方法，确定了决定阻尼器放置位置的位置敏感函数。通过算例验证，本文提出10
的确定阻尼器放置位置的敏感函数与实际情况相符，且方法简单，易于工程实际的应用。
关键词：防灾减灾工程及防护工程；消能减震结构；振型阻尼比；强迫解耦法；模态阻尼优
化
中图分类号：TU318
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Modal Damping Dptimization of Dassive Dnergy Dissipation
System
HUANG Yanan, LOU Menglin
(State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, Shanghai
200092) 20
Abstract: For the addition of dampers, passive energy dissipation system has a non-proportional
damping matrix, which can’t be decoupled to obtain the modal damping ratio. In this paper, we form
the element damping matrix ,integrate the element damping matrix to form the additional holistic
damping matrix. Get the modal damping ratio by approximate decoupling method. Based on the above
results, a modal damping optimization method for general dampers is developed, presenting the 25
location sensitive function. Finally, the validity of the method is demonstrated through numerical
examples presented in the present paper.(10 Points, Times New Roman)
Key words: Disaster prevention and mitigation engineering and protective engineering; passive energy
dissipation system; modal damping ratio; approximate decoupling method; modal damping
optimization 30
0 引言
随着高层及超高层建筑的快速发展，消能减震技术得到了广泛的应用。附设阻尼器的消
能减震结构由于其构造简单、造价低、易于维护且无需外界能源支持等优点，引起了工程界
的关注，并迅速得到了推广应用
[1]
。其通过给结构附加耗能的阻尼器，有效增加结构的阻尼35
比，从而减小结构的地震反应。但由于消能减震结构的整体阻尼矩阵是非比例矩阵，无法通
过振型解耦，而工程结构分析中常用的反应谱法要求得到结构的振型阻尼比，因此如何合理
取得消能减震结构的等效振型阻尼比，是工程界一直非常关注的问题。
文献[2]中规定，采用底部剪力法或振型分解反应谱法计算消能减震结构时，需要通过
强行解耦法，计算消能减震结构的振型阻尼比。且有说明：当消能部件较均匀分布且阻尼比40
不大于 0.20 时，强行解耦与精确解的误差，大多数可控制在 5%以内。但如何布置阻尼器，
能在最少阻尼器的情况下使结构增加较大的附加阻尼比，从而提高阻尼器的利用效率，是提
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