粘滞阻尼减震结构动力分析的简化方法研究

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随着减震控制技术在结构工程中逐步得到应用,非比例阻尼问题愈发显得突出。由于阻尼的非比例特性导致结构在模态空间的耦合,体系不满足关于模态矩阵的正交性。所以,基于传统实模态的叠加法失效,抗震分析的设计反应谱法不能够直接用于分析非比例阻尼结构的动力响应。因此,寻求比较简便、有效的方法用以分析复杂阻尼结构的动力响应,具有重要的工程意义。本文采用的修正强迫解耦法是基于实模态且具有较高精度的分析方法,既保留了实模态在数学处理上的优势,又修正了传统强迫解耦法带来的误差。对于附设阻尼器的减震结构而言,减震装置提高了结构的阻尼耗能能力,是明显的非比例阻尼体系,非比例阻尼特性的强弱会导致解耦误差的差异。因此,近似解耦方法存在适用范围的问题。本文引入非比例阻尼特征指数作为非比例阻尼结构体系耦合性量化的指标,用来衡量结构的非比例程度。采用修正的强迫解耦法分析了粘滞阻尼减震结构中非比例阻尼的影响,及其地震响应的简化求解,完成的主要工作如下:(1)编制Matlab程序,以三个简单算例,验证了修正强迫解耦法与耦合性量化的可行性;(2)针对粘滞阻尼减震结构,采用修正的强迫解耦法,同时考虑不同粘滞阻尼器的布置方案、不同地震波输入和不同非比例程度,研究了非比例阻尼对其动力响应的影响,并与时程计算结果进行对比分析,得出了修正强迫解耦法的适用范围;(3)采用修正解耦法对阻尼器布置在下部的层剪切结构进行地震响应的分析,通过曲线拟合得到结构最大顶层位移和基底剪力的误差估计公式,并在此基础上,给出该简化方法在实际工程中的应用建议。
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