阻尼比是货架钢结构抗震计算中的关键参数,其值在0.00~1.00之间,阻尼比波动一个百分点钢结构阻尼比的影响,整个结构造价可能波动十个百分点。
1. 阻尼和阻尼比
阻尼是使自由振动衰减的各种摩擦等障碍物。当风吹来,树会摇晃,但风停后,树就不会继续摇晃,摇晃幅度逐渐减小,趋近于零,这就是阻尼的作用。阻尼比是土木工程、机械、航空航天等领域结构动力学中的一个重要概念,它表示结构受激励后的振动衰减形式。阻尼比是指阻尼系数与临界阻尼系数的比值,表示结构标准化的阻尼大小,是一个无单位量。
2.影响因素
阻尼比描述的是结构在振动过程中的能量耗散情况。造成结构能量耗散的因素(或影响结构阻尼比的因素)有很多。在土木工程中,主要有以下因素:
1、材料阻尼,这是能量耗散的主要原因。
2. 周围介质对振动的阻尼。
3. 节点和支撑连接处的阻尼。
4.部分能量通过支撑基础损失。
5.结构加工性对减振的影响。
3.价值
对于多层、高层钢结构房屋,建筑抗震设计规范GB 50011-2010第8.2.2条规定,钢结构抗震计算的阻尼比应符合下列规定:按常遇地震计算,高度不大于50m时,阻尼比可取0.04;当高度大于50m、小于200m时,阻尼比可取0.03;当高度不小于200m时,阻尼比宜取0.02。
与建筑钢结构相比钢结构阻尼比的影响,货架钢结构有其特殊性:
1、货架钢结构一般采用冷弯薄壁型钢构件组成,构件之间的连接主要采用机械插接和螺栓连接;
2、货架钢结构主要承受货物的活载,货物的活载与结构本身自重之比远远大于建筑钢结构;
3、货架钢结构内货物的材质状态不确定,货物的承载率会发生变化。
因此,货架钢结构的阻尼比不应完全按照建筑钢结构规范(如GB/T 39830-2021)确定,而应通过试验、经验值等积累。
根据试验结果,货架抗震设计的欧洲标准《EN 16681:2016 钢制静态存储系统-可调式托盘货架系统-抗震设计原则》规定,空载货架的阻尼比应为0.03(似乎空载货架的抗震设计没有意义)。对于满载货架,EN 16681并没有给出阻尼比的数值,而是在一个参数ED3中考虑了阻尼的影响。ED3是考虑了货架钢结构在地震作用下的能量耗散现象后,对参考设计地震反应谱的折减,取为0.8。笔者认为,这个标准的含义应该是货架结构抗震设计中阻尼比为0.03,但地震力的计算必须折减到一定程度(折减反应谱)。
根据John A.Blume等人的试验(John A.Blume & Associates.1973.Seismic Investigation of Steel Industrial Storage Racks.Report prepare for the Rack Manufacturer's Institute,San Francisco,CA,43p.)认为,地震激励下货架钢结构阻尼比的合理值为0.05。
背景
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WESAFE成立于2009年,致力于提供专业的仓库安全解决方案,包括货架安全检测、物流线安全防护、工厂物流安全可视化及“安全货架系统项目集成”。
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