结构动力分析中的阻尼系统分类与总结——以SAP2000为例 [Classification and Summary of Damping Systems in Structural Dynamic Analysis — Using SAP2000 as an Example]
实干、实践、积累、思考、创新。 阻尼是结构动力分析中的重要参数，最近做一些振动相关的研究，对软件做了一些测算，以SAP2000/ETABS中的阻尼为例，进行总结。 阻尼类型 SAP2000/ETABS 阻尼共有三种不同类型：模态阻尼(Modal Damping)、粘滞比例阻尼（Viscous Proportional Damping） 和滞后比例阻尼（Hysteretic Proportional Damping）。不同类型的阻尼适用于不同类型的荷载工况。 阻尼指定方式 每一类阻尼又有三种不同的指定方式：（1）针对每个动力荷载工况独立指定（2）通过材料阻尼属性指定（3）接/支座属性中指定阻尼 三种方式指定的阻尼是叠加的，并影响所有荷载工况。 材料阻尼通常用于模型中比结构其他部分阻尼更大的区域，例如土体区域。 连接/支座阻尼通常用于表示离散的耗能构件，或用于表示模型边界处的辐射阻尼。 模态阻尼 (Modal Damping) 模态阻尼用于反应谱荷载工况和模态时程荷载工况。用户也可以选择为直接积分时程荷载工况指定模态阻尼（此时通常仅限于低阶模态）。为荷载工况指定的模态阻尼将与材料模态阻尼和连接/支座模态阻尼叠加。 荷载工况的模态阻尼 模态阻尼表示为结构每个振型的临界阻尼的百分比（阻尼比）。在模态阻尼表单中，可通过以下方式之一指定阻尼： 所有振型取常数：所有振型采用相同的阻尼比。 按周期或频率线性插值：在一系列频率点或周期点指定阻尼值。在指定点之间，阻尼值线性插值。在指定范围之外，阻尼值保持为最接近指定点的值。 质量和刚度比例：这模拟了下文为直接积分描述的比例阻尼，但阻尼值绝不允许超过 1.0（100%）。 此外，用户还可以指定阻尼覆盖值。这些是针对特定振型的特定阻尼值，用于替换通过上述任一方法获得的阻尼值。通常无需使用阻尼覆盖值，除非可能需要减小长周期隔震振型的阻尼。 材料模态阻尼 这也称为“材料复合模态阻尼”。如果已在材料属性中指定了模态阻尼，则该阻尼将自动转换为使用该材料的每个单元的复合模态阻尼。忽略振型之间的任何交叉耦合。每个振型的模态阻尼值通常不同，具体取决于每个振型在由不同材料组成的单元中引起的变形量。 连接/支座单元的有效模态阻尼 对于反应谱和线性模态时程荷载工况，为线性连接/支座单元指定的阻尼系数，以及为非线性连接/支座单元指定的线性有效阻尼系数，都会自动转换为模态阻尼。忽略振型之间的任何交叉耦合。增加的模态阻尼通常因振型而异，具体取决于每个振型在连接/支座单元中引起的变形量。 …
