技术连载丨建筑微技术-97【Gen隔震分析相关问题】

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　　midas Gen建筑结构分析与设计软件

　　midas Gen 是通用有限元结构分析与设计验算为一体的新时代软件系统。支持常规民用结构与复杂结构的一般分析和高端分析，支持地下综合管廊、特种结构、体育场馆、工业厂房等结构的特殊分析，融入了中国、美国、欧洲、韩国、日本、印度、加拿大、新加坡等国家的设计规范，可根据最新国内/外规范进行钢筋混凝土构件、钢构件、铝合金构件、冷弯薄壁型钢构件、组合截面构件设计和验算，搭载了管廊、水池、筒仓等板壳结构设计的平台。

　　除了一般的静力分析、动力分析之外，还可进行施工阶段分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析、隔振和消能减震分析、屈曲分析、几何非线性分析与材料非线性分析、钢与混凝土结构整体分析以及钢结构、铝合金结构、冷弯薄壁型钢的优化设计等，专门为结构工程师开发的结构分析与优化设计系统。

　　2021年 第1季刊

　　三、

　　Ge

　　隔震分析相关问题

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　　隔震支座用什么力学模型模拟

　　叠层橡胶支座没有屈服耗能，一般用线性模型模拟即可。在程序中可以用弹性连接模拟，也可以用下面模拟铅锌橡胶支座的“铅芯橡胶支座隔震装置”，只考虑线性部分不定义非线性特性值即可，或者用“隔震器(MSS)”中的“天然橡胶支座(NRB)”。

　　对铅锌橡胶支座，有屈服耗能机制，根据分析类型，可以用等效线性模型和考虑屈服耗能机制的模型。如果进行线性分析（比如反应谱分析），可以用线性模型考虑，难点在于分析之前，支座的位移是未知的，而等效刚度是和位移相关的，因此只能迭代确定等效刚度，目前程序还不能自动执行，也很少有隔震分析会用反应谱法。如果进行非线性时程分析，可以用考虑屈服耗能机制的模型，大部分隔震分析都是非线性时程分析。在程序中有两处可以模拟，一个是“边界>一般连接>一般连接特性值>内力类型>铅芯橡胶支座隔震装置”，另一个是“边界>一般连接>减隔震装置属性>隔震器(MSS)”。前者是早期开发的功能，后者是近期开发的。如果需要得到能量图和附加阻尼比，则必须用“隔震器(MSS)”，而且分析方法必须选择直接分析法，除了能得到能量图外，“隔震器(MSS)”的好处还在于这一个力学模型中既可以模拟水平向的性能还能模拟竖向拉压刚度不同的性能。如果用“铅芯橡胶支座隔震装置”，可以用振型叠加法和直接积分法，但是得不到能量图和附加阻尼比，而且如果要模拟竖向拉压刚度不同的性能，还需要添加间隙单元，定义的工作量大很多，或者不添加间隙单元，竖向刚度输入受压刚度，但是要保证支座竖向拉力不超过支座的抗拉承载力。

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　　铅芯橡胶隔震支座用隔震器

　　(MSS)

　　模拟时，参数怎么填

　　首先，橡胶横截面积需要按照实际的面积填入，否则层剪力指标会异常。其次，水平向竖向需要输入初始刚度、二次刚度（一般对应屈服刚度）、LRB特征强度。二次刚度对应隔震产品性能里的屈服刚度，LRB特征强度对应屈服力，而初始刚度这个数据，一般在隔震厂家给的产品参数里找不到，因为这个数据比较难测，一般都是13-15倍的屈服后刚度，具体可以征求厂家意见。

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　　初始内力怎么考虑？

　　如果采用直接积分法，可以在整体控制里按照如下设置进行考虑。

　　图1 时程分析控制

　　然后时程工况如下设置：

　　图2 初始荷载设置

　　如果采用振型叠加法，这个设置就不起作用了，需要如下设置：

　　定义一个无量纲加速度曲线，让结构自重按照时程方式加上去。

　　图3 无量纲加速度曲线

　　添加初始状态分析工况（图4）

　　分析方法必须选择非线性振型叠加，否则无法作为后续隔震分析的初始状态，阻尼比取0.99是尽量让结构自重加上去不引起动力放大作用，忽略动力部分。

　　将定义的自重加载曲线添加到初始工况里（图5）

　　隔震分析工况接续初始状态工况（图6）

　　图4 初始荷载工况添加 图5 自重加载曲线添加 图6 隔震分析工况设置

　　4

　　采用振型叠加法时，隔震支座拉力和柱子轴力不相等？

　　振型叠加法时程分析时，如果有隔震支座，最好用多重Ritz向量法，而且最好勾上“考虑一般连接的荷载向量”。否则，隔震支座轴力可能不准确。

　　图7 特征值分析控制

　　结构帮

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