貨架鋼結構阻尼比取值問題探討

• event2022-12-09 16:51:52
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阻尼比是貨架鋼結構抗震計算中的一個(ge) 關(guan) 鍵參數，取值在0.00~1.00之間。阻尼比取值浮動一個(ge) 百分點，整個(ge) 結構的造價(jia) 就可能浮動十個(ge) 百分點。

一、阻尼與(yu) 阻尼比

阻尼就是使自由振動衰減的各種摩擦和其他阻礙作用。風吹樹晃，但是風停後樹不會(hui) 一直晃下去，晃動幅度逐漸減小趨零，這就是阻尼的作用。阻尼比在土木、機械、航天等領域是結構動力學的一個(ge) 重要概念，表示了結構在受激振後振動的衰減形式。阻尼比指阻尼係數與(yu) 臨(lin) 界阻尼係數之比，表示結構體(ti) 標準化的阻尼大小，是無單位量綱。

二、影響因素

阻尼比描述結構在振動過程中某種能量耗散，引起結構能量耗散的因素（或稱之為(wei) 影響結構阻尼比的因素）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、周圍介質對振動的阻尼。

3、節點、支座連接處的阻尼。

4、通過支座基礎散失一部分能量。

5、結構的工藝性對振動的阻尼。

三、取值

對於(yu) 多層和高層鋼結構房屋，《建築抗震設計規範》GB 50011-2010第8.2.2條規定，鋼結構抗震計算的阻尼比宜符合下列規定：多遇地震下的計算，高度不大於(yu) 50m時可取0.04；高度大於(yu) 50m且小於(yu) 200m時，可取0.03；高度不小於(yu) 200m時，宜取0.02。

相對於(yu) 建築鋼結構，貨架鋼結構有其特殊性：

1、貨架鋼結構一般是冷彎薄壁型鋼構件組成，構件之間的連接主要是機械式插接與(yu) 螺栓連接；

2、貨架鋼結構主要承受的是貨物活荷載，貨物活荷載與(yu) 結構本身的自重的比值，要遠大於(yu) 建築鋼結構；

3、貨架鋼結構的貨物物質狀態是不定的，貨物的裝載率是會(hui) 變化的。

因此，貨架鋼結構的阻尼比不應完全按照建築鋼結構的規定取值（如GB/T 39830-2021），而是應該通過測試累積經驗值。

歐洲貨架抗震設計標準《EN 16681:2016 Steel static storage systems-Adjustable pallet racking systems-Principles for seismic design》根據測試結果，規定空載貨架的阻尼比應取0.03（空載貨架抗震好像沒有什麽(me) 意義(yi) ）。對於(yu) 滿載貨架，EN 16681並沒有給出阻尼比取值，而是在一個(ge) 參數ED3中考慮了阻尼的作用。ED3是考慮地震作用下貨架鋼結構的耗能現象之後，對參考設計地震反應譜的折減，取0.8。筆者認為(wei) ，該標準表達的意思應該是，貨架結構抗震設計中阻尼比取0.03，但是地震力的計算要進行一定程度的折減（折減反應譜）。

根據John A. Blume等的測試（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.），認為(wei) 在地震激勵下貨架鋼結構的阻尼比合理的取值為(wei) 0.05。