工程隔振及在SAP2000的实现

工程粘滞阻尼器及隔振器在SAP2000的实现李胜林北京金土木技术有限公司粘滞阻尼器•粘滞阻尼器是一种无刚度、速度相关型的阻尼器，其阻尼力F与活塞运动速度v之间的关系：F=CVα其中C为阻尼系数，α为阻尼指数。SAP2000中的粘滞阻尼器－Damper•采用Maxwell计算模型Dampertututu21Damper参数设置•由于建筑结构抗震中作为消能装置的阻尼器基本上可以认为是纯阻尼器，即只提供阻尼，不提供刚度。则我们在参数定义时需要根据附加阻尼确定出阻尼器的阻尼系数与阻尼指数。而刚度系数要选取一个比较大的值，直到结构的反应趋于稳定。附加阻尼比的计算•抗规12.3.4.1显示绘图曲线：处理得出阻尼器耗能和结构最大弹性势能。以结构第一振型周期简谐地面运动激励结构，调整激励幅度，使结构振动幅度与地震幅度一致。未定义线性属性，采用非线性方法时隔振器作用•使建筑物在任何外振动力作用下有一个无振动的空间，从而降低作用在建筑物上的振动力。•就地震而言，隔震器将建筑物与地基隔开，使地面运动的地震能量直接由基础的隔震支座和耗能装置所吸收，建筑物相对不受影响，从而达到抗御地震的目的。基础隔震的方式•滑动方式：方法简单，但大震下会有大位移，适用性较差；•弹性支撑方式：钢板与橡胶交互夹层相接的多层橡胶垫。隔震后结构的反应•各楼层间的相对变形变小；•隔震建筑物不管是变位还是加速度变化都是很小，非隔震建筑物不管是层间变位还是加速度都是越向上越大。隔震后结构的反应－未隔震结构隔震后结构的反应－隔震结构SAP2000中的隔振单元(一）•RubberIsolator双轴的滞后隔震器，对于两个剪切变形有耦合的塑性属性，且对余下的4个变形有线性的有效刚度属性。RubberIsolator隔振器参数序号项目名称单位型号xxx1xxx21设计承载力（≤）kN400058002竖向刚度kN/mm2400-28002070-25503设计水平位移mm1201524极限水平位移mm3304005水平刚度（50%）kN/mm1.52-1.861.15-1.416水平刚度（100%）kN/mm1.10-1.351.08-1.327水平刚度（250%）kN/mm0.82-1.011.01-1.238等效阻尼比（50%）（≤）%0.20-0.280.05-0.069等效阻尼比（100%）（≤）%0.15-0.190.04-0.0610等效阻尼比（250%）（≤）%0.82-1.010.036-0.044SAP2000中的隔振单元(二）•FrictionIsolator在剪切变形上与摩擦塑性耦合，具有在剪切方向上沿滑移后的滑移后刚度，在轴向上具有缝行为，对于弯矩具有线性有效刚度。FrictionIsolatorSAP2000中的隔振单元(三）•T/CFrictionIsolator在剪切自由度上具有和摩擦摆隔振类似的行为，在轴向上具有缝与钩的行为，即不仅可以受拉也可以受压。在三个弯矩变形上也具有非线性行为。T/CFrictionIsolator计算方法——模态分析•须采用Ritz分析方法。确认在施加的荷载组中包括连接向量计算方法——时程分析•FNA基于振型对步长不敏感，建议使用最高振型周期的十分之一；计算时间短；•直接积分方法可考虑振型耦合的完全阻尼；直接积分结果对于时间步长十分敏感；计算时间很长；非线性单元的参数定义与FNA方程•线性参数对应于方程1的左边☆等效刚度Ke☆等效阻尼C•非线性参数对应于方程1的右边笔者认为：对于隔震器来讲，等效刚度Ke建议取为刚度（100％），而等效阻尼取为零。关于等效阻尼•类似于粘滞阻尼器的阻尼系数，单位为F/V•影响结构阻尼比对分析工况的影响•影响反应谱分析•影响线性时程分析•影响线性周期时程分析具有隔振的结构在进行FNA计算时需注意之处•等效线性刚度；•振型阻尼的指定；