阻尼器对网架结构减震效果研究

汤罗生 兰 俊

(武汉天华华中建筑设计有限公司，湖北 武汉 430000)

1 概述

网架结构在实际工程中应用较为广泛；近年来，诸多学者对网架结构的减震隔震性能研究更加深入，研究表明很多因素都影响着网架结构的减震隔震效果，除了外部地震波等因素对其有影响外，网架结构中附设的粘弹性阻尼器参数系数及布置的数量等都对其存在着较大的影响。

本文对网架结构的受力进行分析，通过更加合理的布置粘弹性阻尼器，为实际工程提供技术指导。

2 阻尼器参数对结构减震效果分析

选取研究对象网架结构跨度为50 m×50 m,每个网格尺寸为2 mm×2 mm，网架结构整体高度2.1 m。支撑网架结构的边缘钢筋混凝土柱子的尺寸为1 250 mm×1 250 mm，柱高为8 m，网架结构的屋面恒载为0.5 kN/m2，活载为0.25 kN/m2。支座处粘贴有阻尼器， 控制调节粘贴的弹性阻尼器参数，对比分析不同参数下网架结构的减震效果。阻尼器布置见图1(深色代表阻尼器单元)。

等效刚度K分别取值1 000 N/mm,2 000 N/mm,4 000 N/mm,8 000 N/mm,16 000 N/mm，等效阻尼系数Co分别取值250 N·s/mm,500 N·s/mm,750 N·s/mm,1 000 N·s/mm,1 500 N·s/mm,2 000 N·s/mm；通过调节节点的竖向及水平位移、竖向速度、杆件轴力，得出以上条件下地震力的峰值，对比分析研究等效刚度及不同阻尼系数下对网架结构的整体减震影响；不同工况下网架结构的减震效果如图2～图7所示。

从图2～图7可知，在刚度系数一定条件下，竖直Z方向位移、Z向速度及构件上弦杆轴力峰值随等效阻尼系数呈线性递增趋势；减震系数β随着阻尼系数的增大先递增到峰值，紧接着阻尼系数继续增大，但减震系数β逐渐趋于平缓，图中表明阻尼系数Co在250 N·s/mm～750 N·s/mm范围内减震系数β接近峰值，对整体结构的减震效果较强。

从图4可知，随着等效刚度K的增大Z向速度峰值的曲线基本吻合，表明等效刚度K基本对Z向速度峰值无影响；图中可知其主要受阻尼系数Co影响。在阻尼系数一定条件下，整体结构减震系数β随着等效刚度系数的增大而增大,刚度系数越大减震效果越好，但是当阻尼系数值较大时，刚度值增大，减震系数β变小。

由图5～图7知，所粘贴阻尼器分别与下弦杆及腹杆相连接，杆件所受的轴力与刚度系数K呈线性递增趋势，表明此两处受力较大。

由上述可知，整体网架结构的减震隔震效果，应考虑诸多因素，应结合等效刚度K、阻尼系数Co考虑整体网架结构的受力，从而调整得出最优的减震系数。由上分析可知等效刚度最优的取值在K=4 000 N/mm～8 000 N/mm，阻尼系数最优的取值范围为Co=250 N·s/mm～750 N·s/mm。

3 不同频率工况下地震波对结构减震效果影响

为了进一步深入研究不同频率的地震波对整个结构的减震隔震效果，分别选取三种不同频率的地震波，峰值调整为0.25g，分别在网架结构的支座和其他部位布置阻尼器，进行分析其减震隔震效果；各控制点峰值见表1,三种情况下减震效果图，如图8～图13所示。

表1 不同频率地震波下各控制点峰值表

由图8～图13对比可知，结合三种不同地震波进行系统分析，三种地震波都对网架结构的受力有不同影响。因此，在实际工程中根据当地实际的情况，合理选择最优地震波尤为重要，在无工程参照和相关数据报告参考的时候，应根据相关抗震规范和相关资料，合理的选择符合的两条自然波和一条人工波，计算方差，并算出其平均值。

4 结语

1)本文研究阻尼器参数、不同频率工况下地震波对网架结构减震效果进行分析，对实际工程有一定的指导意义。

2)研究得到不同阻尼参数下整体结构的减震效果，给出最优减震效果下阻尼器参数合理范围，为实际工程提供参考。

3)不同频率地震波工况下减震效果有所差异，应根据实际情况选择地震波进行分析。