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赵汝枭：粘性消能器Voigt计算模型分析与研究 109 DOI：10．13905／j．cnki．dwj,．．2016．04．400 粘性消能器 Voigt计算模型分析与研究 赵汝枭 (江苏科技大学土木工程与建筑学院， 江苏 镇江 212003) 【摘 要】 附加粘性消能器的消能减震结构可由原结构的抗侧刚度和消能器的阻尼系数并联的Voigt模型 表示，其中原结构为未加粘性消能器的结构。本文根据 Voigt模型的受力特点，推导出附加粘性消能器的消能减 震结构在外力作用下的力与位移关系式 ，由此绘制出结构的滞回曲线。根据推导出的阻尼比的计算公式得到阻 尼比在滞回曲线中的几何意义 ，并分析出原结构的抗侧刚度、附加阻尼器的阻尼系数和外部干扰力的频率对Voigt 计算模型滞回曲线的饱满度、形状变化趋势等的影响。结果表明，阻尼比几何意义为滞回曲线截距值的一半，阻 尼系数越大、圆频率越大、原结构的抗侧刚度越小、阻尼比越大，滞回曲线越饱满，耗能能力越强，为附加粘性阻尼 器的消能减震结构设计提供有益参考。 【关键词】 Voigt模型；滞回曲线；阻尼系数 【中图分类号】TU352 【文献标识码1B 【文章编号】 100l一6864(2016)40—0109—40 地震是人类社会面临的一种严重的 自然灾害。 当前，科学技术还不能准确预测并控制地震的发生。 因此 ，采取一定的抗震措施就显得十分必要。结构控 制技术是通过在结构的适当位置安装消能减振装置， 当地面运动引起结构震动时，耗能装置发生相对运动 而消耗掉部分能量，即增加了结构的阻尼，从而减小 结构的变形 ，也即间接地增强结构 的抗震能力，它一 图 1 单质点振动体系 般由支承和耗能器组成。耗能减震技术因其减震效 果好 、构造简单、造价低廉、适用范围广、维护方便等 特点而愈来愈受到国内外学者的重视 ，多种不同类型 的耗能器 已被研制出来…。常见的消能装置根据耗 能机理不同主要分为以下几类：粘弹性耗能器、金属 耗能器、摩擦耗能器、粘滞耗能器 以及复合型耗能 匝丑 器 。针对附加粘性阻尼器的消能减震结构，学者们 图2 Voigt计算模型 提出了各式各样的计算模型，主要有：Voigt模型，Max． well模型，标准线性固体模型，复刚度模型等 。本文 8=8osinott (2) 主要考察 Voigt模型滞回曲线的变化规律。 将式(2)带入式(1)得： 1 Voigt模型力一位移 曲线 F ：80(ksinott+cotcosott) (3) 当结构进入塑性状态后，结构力与变形的关系不 消去 (2)、(3)两式 中的 tot，得 F与 6的关 再是直线关系而将为某种曲线关系 ，这种曲线称为结 系式 ： 构的滞回曲线。滞回曲线围成的面积相当于结构在 地震力作用下吸收的能量。 ()一2(F八t3)+[+()】(妾)() 图1表示附加粘性消能器的单质点振动体系，消 (4) 能器的阻尼系数为c，原结构的抗侧刚度为 ，其计算 设定 F／(硒。)为纵轴 ，B／B。为横轴时，式(4)表示 模型可简化为Voigt模型，如图2所示 。模型两端在 为椭圆方程 ，其力 一位移曲线 (无量纲)如图3所示。 力 的作用下，并联的弹性单元和粘性单元两端产生