阻尼比是貨架鋼結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),取值在0.00~1.00之間。阻尼比取值浮動(dòng)一個(gè)百分點(diǎn),整個(gè)結(jié)構(gòu)的造價(jià)就可能浮動(dòng)十個(gè)百分點(diǎn)。
一、阻尼與阻尼比
阻尼就是使自由振動(dòng)衰減的各種摩擦和其他阻礙作用。風(fēng)吹樹晃,但是風(fēng)停后樹不會(huì)一直晃下去,晃動(dòng)幅度逐漸減小趨零,這就是阻尼的作用。阻尼比在土木、機(jī)械、航天等領(lǐng)域是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要概念,表示了結(jié)構(gòu)在受激振后振動(dòng)的衰減形式。阻尼比指阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比,表示結(jié)構(gòu)體標(biāo)準(zhǔn)化的阻尼大小,是無單位量綱。
二、影響因素
阻尼比描述結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中某種能量耗散,引起結(jié)構(gòu)能量耗散的因素(或稱之為影響結(jié)構(gòu)阻尼比的因素)很多,在土木工程中主要有:
1、材料阻尼、這是能量耗散的主要原因。
2、周圍介質(zhì)對(duì)振動(dòng)的阻尼。
3、節(jié)點(diǎn)、支座連接處的阻尼。
4、通過支座基礎(chǔ)散失一部分能量。
5、結(jié)構(gòu)的工藝性對(duì)振動(dòng)的阻尼。
三、取值
對(duì)于多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2010第8.2.2條規(guī)定,鋼結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算的阻尼比宜符合下列規(guī)定:多遇地震下的計(jì)算,高度不大于50m時(shí)可取0.04;高度大于50m且小于200m時(shí),可取0.03;高度不小于200m時(shí),宜取0.02。
相對(duì)于建筑鋼結(jié)構(gòu),貨架鋼結(jié)構(gòu)有其特殊性:
1、貨架鋼結(jié)構(gòu)一般是冷彎薄壁型鋼構(gòu)件組成,構(gòu)件之間的連接主要是機(jī)械式插接與螺栓連接;
2、貨架鋼結(jié)構(gòu)主要承受的是貨物活荷載,貨物活荷載與結(jié)構(gòu)本身的自重的比值,要遠(yuǎn)大于建筑鋼結(jié)構(gòu);
3、貨架鋼結(jié)構(gòu)的貨物物質(zhì)狀態(tài)是不定的,貨物的裝載率是會(huì)變化的。
因此,貨架鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比不應(yīng)完全按照建筑鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)定取值(如GB/T 39830-2021),而是應(yīng)該通過測(cè)試?yán)鄯e經(jīng)驗(yàn)值。
歐洲貨架抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《EN 16681:2016 Steel static storage systems-Adjustable pallet racking systems-Principles for seismic design》根據(jù)測(cè)試結(jié)果,規(guī)定空載貨架的阻尼比應(yīng)取0.03(空載貨架抗震好像沒有什么意義)。對(duì)于滿載貨架,EN 16681并沒有給出阻尼比取值,而是在一個(gè)參數(shù)ED3中考慮了阻尼的作用。ED3是考慮地震作用下貨架鋼結(jié)構(gòu)的耗能現(xiàn)象之后,對(duì)參考設(shè)計(jì)地震反應(yīng)譜的折減,取0.8。筆者認(rèn)為,該標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的意思應(yīng)該是,貨架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中阻尼比取0.03,但是地震力的計(jì)算要進(jìn)行一定程度的折減(折減反應(yīng)譜)。
根據(jù)John A. Blume等的測(cè)試(John A. Blume & Associates. 1973. Seismic Investigation of Steel Industrial Storage Racks. Report prepared for the Rack Manufacturer’s Institute, San Francisco, CA, 43 p.),認(rèn)為在地震激勵(lì)下貨架鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比合理的取值為0.05。
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