YJK减隔抗震专题

1、YJK-减震隔震结构设计2016.21一、地震反应谱计算和弹性时程分析23所有的最终设计须在反应谱法中完成弹性时程分析规范条文抗规第5.1.2条， 高规第.条：针对对象：特别不规则结构、特别重要结构、较高结构计算方法采用振型叠加法计算目的补充计算对计算结果的底部剪力、楼层剪力和层间位移进行比较，当时程分析法大于振型分解反应谱法时，相关部位的构件内力和配筋作相应的调整。5弹性时程分析参数设置天然地震波库数量丰富、可自动生成人工波地震波库中包含了从1931年起至今的数百条实测天然地震波记录对于人工波，提供自动生成功能，可按照特征周期、持续时间等参数自动生成若干符合要求的人工波天然地震波库数量丰富（

2、每个特征周期下有80-200条）8可自动生成人工波自动选波正确选波“在统计意义上相符”：多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。计算结果在结构主方向的平均底部剪力一般不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%，每条地震波输入的计算结果不应小于65%。但计算结果也不能太大，每条地震波输入计算不大于135%，平均不大于120%。对用户选择的不满足要求的地震波给出超限提示对用户选择地震波平均反应谱与规范谱在各周期点的对比图可从库中自动筛选最优地震波组合可从库中自动筛选最优地震波组合根据弹性时程分析结果可分层地震作用放

3、大弹性时程分析的作用是找出和反应谱法的各层差距，给出X、Y两个方向的各层不同的放大系数。将各层放大系数导入反应谱计算进行设计。但是传统软件对于地震作用的放大仅仅设置了一个全楼统一的地震作用放大系数，这个放大系数只能从弹性时程分析的X、Y两个方向的各层放大系数中选择最大的数值来输入这种处理比规范要求明显偏大。YJK给出地震放大系数参考值抗规5.1.2：计算结果的选取：当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。由于有了足够的波，大家更愿选7条波，计算结果取时程法的平均值。

4、给出各层分别的地震放大系数（0度）软件自动对比两种算法的层剪力、层间位移角比值，给出各层的和全楼的地震放大系数给出各层分别的地震放大系数（90度）以前软件仅能全楼统一放大这种处理方式不准确，并且结果偏大全楼放大系数取X向各层、Y向各层中的最大值YJK可对不同楼层输入不同放大系数，以前只能全楼统一放大1.09对比：比全楼统一放大系数计算结果小很多二、减震、隔震支座设置21连接单元除了以前的铰接、刚接外，提供更加多样的连接方式；用户可以手工指定两点之间的弹性连接，可以定义节点6个自由度上的弹性刚度，可以支持各种复杂的弹性刚度形式，用来模拟滑动连接，滑动支座，减震隔震装置等。大跨空间结构和底部主体结

5、构的滑动连接支座上连体结构和两侧主体结构的滑动弹性连接隔振支座、减震装置22概念-局部坐标系1、局部坐标系：指定节点局部坐标系的X轴，Y轴的方向；该节点自由度的释放/约束、相应方向上施加的弹簧，或者支座节点的强制位移，均按局部坐标系处理；2、未指定的按整体坐标系。23连接属性在两点约束、单点约束和设置支座、斜撑设置连接属性菜单都设置了6种选项：线型、屈曲约束支撑、阻尼器、塑性单元、隔震支座、间隙，选择线性时即为弹性约束。24两点约束特殊构件定义中设置节点约束在节点上设弹簧刚度，实际是在节点上连接的两根杆件之间或者两批杆件之间设置弹簧刚度两点约束1、两点约束：指定同标准层平面内两点间的约束关系，

6、由于必须是两个节点，因此对于工程中有节点上设置了滑动支座等情况，需要对于支座连接的两部分构件进行人为的拆分，建立距离相近的节点并分别布置构件，然后再指定该两点间的约束关系。26单点约束单点约束：用于设置支座节点、上下楼层之间连接节点或者任意两个杆件之间的弹性连接。楼层之间的连接节点一般是柱下、斜撑下与下一楼层连接的节点。设置到中间楼层：本层柱下、斜撑下与下一楼层连接关系。27单点约束是YJK的特色菜单28针对柱下、支撑下的约束设置；软件自动在柱底和下层节点之间设置约束；在柱下、支撑下设置单点约束更方便；不用再人为设置分离的两节点在柱下、支撑下设置单点约束更方便291、穹顶与普通层柱径向滑动2、

7、局部坐标系、单点约束的操作自定义节点约束和支座信息未作节点约束设置的计算将连体支座处X平动刚度设置为0自定义节点约束和支座信息33某弱连接的上连体结构3435上连体刚性连接上连体一端滑动连接上连体两端滑动连接Y向地震变形动画36上连体刚性连接上连体一端X、Y向都滑动连接X向地震变形动画3738 网架和支座的连接：两侧为弹性约束，中部为铰支39适应超长大跨结构温度荷载等的计算40适应超长大跨结构温度荷载等的计算41 网架和支座在水平荷载下的相对位移水平弹性约束下有相对位移铰接支座无相对水平位移42概念斜撑连接属性1、建模时在需要设置连接属性（消能器、隔震支座、弹性连接等）的位置布置斜撑，该斜撑的

8、布置是临时性的，它在计算前处理被消能器取代。好处是：这样布置更灵活、直观，约束作用方向也好确定。建议此种方式。43概念44采用这种方式建模时，局部坐标系采用斜撑的局部坐标系表达，具体为：U1为斜撑起点至终点方向(按建模顺序1点到2点)；在杆件竖直布置时，U2为整体坐标系Y轴方向，其他情况U2为U1与整体坐标系Z轴平面内，并与U1垂直。U3根据右手螺旋法则确定。4546三、实用的减震隔震计算方法和应用47隔震结构设计涉及到的规范：建筑抗震设计规范GB 50011-2010叠层橡胶支座隔震技术规程CECS 126：2001建筑结构隔震构造详图03SG610-148隔震结构设计抗震结构：地震时建筑物

9、受到的地震作用由底向上逐渐放大，从而引起结构构件的破坏抗震设计思想是抵御地震作用立足于“抗”，即依靠建筑物本身的结构构件的强度和塑性变形能力，来抵抗地震作用和吸收地震能量。49隔震结构设计抗震结构：为了保证建筑物的安全，必然加大结构构件的设计强度，耗材多，而地震力是一种惯性力，建筑物的构件断面大，所用材料多，质量大，其受到的地震作用也相应增大，想要在经济和安全之间找到一个平衡点往往比较困难。特点：在强震作用下，会产生很大的变形，造成各种破坏，甚至倒塌。所以这种依靠结构构件发生弹塑性变形来消耗地震能量保证结构大震安全的延性结构体系，已不能满足实际需要。50隔震结构设计隔震结构：利用隔震元件，以集

10、中发生在隔震层的较大相对位移，阻隔地震能量向上部结构传递。基本思想：是在建筑中设置柔性隔震层，地震产生能量在向上部结构传递过程中，大部分被柔性隔震层吸收，仅有少部分传递到上部结构，从而降低上部结构的地震作用，提高其安全性。51隔震结构设计隔震结构：隔震技术的设防策略立足于“隔”，采用“拒敌于门外”，以柔克刚。52隔震结构设计53隔震使用意图减少地震工况作用力（增大周期、提高阻尼）；降低抗震设防要求（抗规12.2.5条）；增加结构安全储备。目前工程界最常用的叠层橡胶支座隔震系统一般是在基础和上部结构之间来设置隔震支座和耗能元件。隔震建筑设计的一般方法分部设计方法：将整个隔震结构分为上部结构、隔震

11、层、下部结构及基础等部分，分别进行设计。55隔震建筑设计的一般方法上部结构：沿用抗震结构的设计方法，水平地震作用采用隔震以后的地震作用标准值。叠层橡胶隔震支座不能隔离竖向地震作用，竖向地震作用不能降低。隔震层：首先要满足承载力的要求。还应验算隔震层在罕遇地震作用下的强度和稳定性。56隔震建筑设计的一般方法下部结构：地震作用计算、抗震验算和抗震措施，应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行抗震验算。基础：地基基础的抗震验算不考虑隔震产生的减震效应，按本地区设防烈度进行设计。57隔震结构设计抗规12.2.2关于隔震结构计算:“一般情况下，宜采用时程分析方法进行计算”。属于非线性时程分

12、析。提供高效分析计算方法FNA方法（Fast Nonlinear Analysis Method快速非线性分析方法)，该法在Etabs同样提供，用于少量非线性构件的结构。振型叠加法。 解决减震隔震计算中所有的非线性属性计算问题 也提供直接积分方法计算减隔震结构。还可采用振型分解法的上部结构计算，计算结果是考虑了隔震垫阻尼效应的、延长的周期结果的各层地震作用58隔震层以下的结构设计抗规12.2.9 ：1、隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。2、隔震层以下的结构（包括地下室和隔震塔楼下的底盘）中直接支承隔震层以上结构的相关构件，应满

13、足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求，并按罕遇地震进行抗剪承载力验算。隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值应满足表12.2.9要求。59隔震层以上的结构设计隔震设计方法一-抗规算法按照抗规公式12.2.5，人工对比隔震与非隔震结构的各层地震剪力及倾覆力矩等结果，计算出地震力的水平向减震系数求出隔震后的水平地震影响系数最大值maxl=max/隔震结构：布置上隔震支座的结构模型；非隔震结构：未布置隔震支座的结构模型。60抗规算法：求出地震力的水平向减震系数流程：1、非隔震结构计算（反应谱法或者弹性时程FNA）2、隔震结构计算（反应谱法或者弹性时程FNA）3、计算水平向减震

14、系数并求出maxl4、在非隔震结构中输入maxl并进行反应谱法计算，得到上部结构的配筋结果。61624、按照当地设防烈度或降低半度或一度，对非隔震模型，将隔震后的水平地震影响系数最大值maxl填入地震计算参数的“地震影响系数最大值”项，完成最终结构设计计算63有些专家认为，按照上面方法一即规范的计算方法底部水平地震作用偏大，认为直接对隔震结构按反应谱法计算结果更加合理，即计算方法二。但实际工程中多为规范算法。64隔震设计方法二振型反应谱法计算隔震结构具体操作流程：对隔震结构1、反应谱法计算；2、FNA时程分析计算；3、反应谱法导入FNA时程分析方法的各层放大系数。完成最种的上部结构设计。推荐方

15、法6566隔震工程实例：云南某较高隔震建筑671、在计算前处理中设置隔震支座：用设置“单点约束”类似的方式，在隔震层的柱下设置隔震单元的参数。进行反应谱法计算。隔震支座参数U1方向对应整体坐标系的Z轴方向，U2对应整体坐标系Y轴方向，U3对应整体坐标系-X方向。682、时程分析计算抗规12.2.2关于隔震结构计算:“一般情况下，宜采用时程分析方法进行计算”。提供高效分析计算方法FNA方法（Fast Nonlinear Analysis Method快速非线性分析方法)，该法在Etabs同样提供，用于少量非线性构件的结构。6970算了7条波，所以选这项suanle171考虑隔震，周期2.55，基

16、底剪力4116不考虑隔震，周期1.89，基底剪力61177273建模隔震目前支持橡胶隔震支座。一般只需输入前三个方向参数。U1U3U2屈服后刚度比非线性刚度：屈服前刚度；屈服后刚度比：屈服后的刚度与屈服前刚度的比值r=Kplastic/Kelastic 屈服力Fy(单位:kN)力位移KelasticKplastic计算三方面计算内容振型分解反应谱计算与配筋；-只用线性参数弹性时程分析（ppt最后讲）；-如果输入了非线性参数就用非线性参数，即FNA；如果没输则用线性参数，就不是FNA。弹塑性动力时程分析（ppt最后讲） 。弹塑性分析模块均采用直接积分进行计算。根据每个时刻阻尼位移，速度计算阻尼力

17、。如果只输入线性参数，阻尼器自始至终保持为线性，主体结构材料为非线性。如果输入非线性参数，阻尼器为非线性，主体结构材料为非线性。振型分解反应谱计算与配筋隔震支座有效刚度读入有效刚度进行各工况内力分析，有效刚度会影响结构的刚度，改变结构的周期等。非线性参数里输入的刚度不影响结构周期和配筋。隔震支座有效阻尼影响结构阻尼比。振型分解反应谱计算与配筋（续）如果直接加大阻尼比此时有效阻尼填0如果不直接加大阻尼比计算结构附加阻尼比，采用强制解耦或能量法强制解耦法需指定有效阻尼（非阻尼比），软件根据抗规12.3.4条条文说明计算附加阻尼比。计算完成后可以在WZQ.out中查看各振型的阻尼比。能量法如果只输入

18、线性参数，采用抗规12.3.4-1 、 12.3.4-2 、12.3.4-3式计算附加阻尼比。只要输入了非线性参数，依照非线性参数计算附加阻尼比。参照消能减震规程3.3.5条条文说明计算一周所耗能量取代抗规12.3.4-3后，与抗规12.3.4-1 、 12.3.4-2 结合计算附加阻尼比参数用法注意u1方向需要输入非线性参数时，要求输入的是间隙（单位m）而不是屈服力，如果输入值为0，隔震支座不会有拉力。有效刚度不是初始刚度，可以小于或等于初始刚度，依据设计用意而定。如果在振型分解反应谱设计阶段隔震支座需保持为弹性，则输入初始刚度，若允许进入屈服则输入有效刚度。隔震层不能指定为地下室。隔震层以

19、下的结构设计抗规12.2.9 ：1、隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。2、隔震层以下的结构（包括地下室和隔震塔楼下的底盘）中直接支承隔震层以上结构的相关构件，应满足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求，并按罕遇地震进行抗剪承载力验算。隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值应满足表12.2.9要求。83隔震层以下的结构设计可以将当前隔震设计工程的子目录复制一份，在复制的子目录里进行隔震层以下的设计。在复制的子目录里进行大震弹性的性能设计计算，即在上部结构计算参数中选择“考虑性能设计”，勾选大震、弹性，然后在

20、地震计算参数页将“地震影响系数最大值”改为相应设防烈度的罕遇地震数值。84隔震层以下的结构设计85云南隔震实例1云县图书馆抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度峰值为0.20g，设计地震分组第三组，II 类场地；原来用Etabs计算；8687云南隔震实例2东川紫荆家园抗震设防烈度9度，设计基本地震加速度峰值为0.40g，设计地震分组第二组，II类场地；原来用Etabs计算；8889结构消能减震设计抗规12章：当主体结构基本处于弹性工作状态时，可采用线性分析方法做简单估算，YJK提供振型反应谱法计算方法，是目前大部分工程应用中的方法，原只有Etabs提供这种计算可对斜撑杆件设置成消能器单元消能减震

21、结构的阻尼比由主体结构的阻尼比和消能部件附加给结构的有效阻尼比组成消能器附加给结构的有效阻尼比和有效刚度按抗规12.3.4相关公式计算本计算方法用于弹性工作状态分析，比非线性和时程计算方法稳定、实用、可靠、简便快速也提供时程分析方法90消能减震设计意图减少位移角，提高阻尼；降低抗震设防要求（抗规12.3.8条）；增加结构安全储备。建模位移型屈曲约束支撑：BRBWen单元速度型阻尼器U1U3U2消能减震分析方法建筑消能减震技术规程3.3.1条文说明：“一般情况下宜采用静力弹塑性分析或者弹塑性时程分析方法，但当主体结构构件基本处于弹性工作阶段时，可采取弹性分析方法，如基于等价线性化的振型分解反应谱

22、法做简化估算，主体结构和消能器所处的状态及适合的分析方法可选下表”。主体结构消能器分析方法弹塑性非线性静力弹塑性弹塑性时程分析弹塑性线性静力弹塑性弹塑性时程分析线性非线性振型分解反应谱法弹塑性时程分析线性线性振型分解反应谱法弹性时程分析9495消能减震单元YJK在特殊支撑下对支撑定义消能减震单元连接属性：线性特性（有效刚度，有效阻尼）与非线性特性（刚度，阻尼，阻尼指数）连接单元：支持速度线性相关型消能器，非线性粘滞消能器（广东高规提供），位移相关型与速度非线性相关型消能器。计算三方面计算内容振型分解反应谱计算与配筋；弹性时程分析；弹塑性动力时程分析。98振型分解反应谱计算与配筋刚度屈曲约束支撑

23、与Wen单元型消能减震构件，需输入有效刚度，会影响结构的刚度，改变结构的周期，位移比等。阻尼器，目前采用Maxwell模型模拟，不考虑其对刚度影响，有效刚度填0。阻尼改变阻尼比。阻尼比强制解耦法通过指定的有效阻尼，根据抗规12.3.4条条文说明计算附加阻尼比。可以在WZQ.out中查看各振型的附加阻尼比。能量法位移型阻尼器如果只输入线性参数，采用抗规12.3.4-1 、 12.3.4-2 、 12.3.4-3计算附加阻尼比。只要输入非线性参数，依照非线性参数计算附加阻尼比。参照消能减震规程3.3.5条条文说明计算一周所耗能量取代抗规12.3.4-3后，与抗规12.3.4-1 、 12.3.4-

24、2 结合计算附加阻尼比能量法速度型阻尼器如果只输入有效阻尼，采用抗规12.3.4-1 、 12.3.4-2 、 12.3.4-3计算附加阻尼比。只要输入非线性参数，依照非线性参数计算附加阻尼比。参照消能减震规程6.3.2条计算总附加阻尼比参数用法注意消能减震构件若为阻尼器，需要输入的刚度是Maxwell模型中的构件刚度。如过需要模拟粘滞型阻尼器（纯阻尼），需将非线性参数中的刚度指定为一个大数。弹性时程模块如果只输入线性参数，振型叠加法进行线弹性时程分析；如果输入了非线参数，采用快速非线性（FNA）计算，主体结构保持为弹性；弹塑性分析模块均采用直接积分进行计算。根据每个时刻阻尼位移，速度计算阻尼

25、力。如果只输入线性参数，阻尼器自始至终保持为线性，主体结构材料为非线性。如果输入非线性参数，阻尼器为非线性，主体结构材料为非线性。弹塑性分析模块减震消能减震技术规程第3.3.7条：罕遇地震作用下消能器的设计位移计算，应通过结构整体弹塑性分析确定。YJK减震计算与ETABS对比：阻尼系数设置3000N*sec/mmYJK模型ETABS模型YJK采用振型分解反应谱法（强行解耦法）进行减震计算后， X方向层剪力(KN)对比结果：109110111附加阻尼对比112小结两点约束、单点约束、斜撑转减震隔震等应用在弹性支座、减震、隔震等方面；掌握阵型分解反映谱法和弹性动力时程分析方法，并两种算法结合使用即

26、阵型分解反映谱法时导入时程分析结果的各层地震作用放大系数；隔震减震计算结果的读取，在计算结果的位移输出中可通过专门菜单查找弹性约束处的位移差值；弹性时程分析的FNA算法；113四、性能设计性能设计规范规定规范条文：抗震规范附录M对结构抗震性能设计的不同要求做了规定，分别给出在设防烈度、罕遇地震，按照设计值和标准值的计算公式和方法。高规3.11最先提出了结构抗震性能设计分为1、2、3、4、5五个性能水准，并对每个性能设计水准规定了具体的计算公式和方法。广东高规3.11对五个性能设计水准给出了更明确的计算公式，规定了不同性能水准下的构件重要性系数及承载力利用系数，对3、4、5水准不再像高规提出“应

27、进行弹塑性计算分析”的要求，明确了可按线弹性有限元计算出的内力位移进行性能设计的公式，便于软件实现，使软件可以直接利用线弹性有限元结果进行性能设计。性能设计规范规定勾选考虑性能设计，方法可选“全国”即按抗规、广东规程，性能设计规范规定2、按抗震规范的性能设计抗震规范M.1.2-2：“结构构件承载力按不考虑地震作用效应调整的设计值复核时，应采用不计入风荷载效应的基本组合，并按下式验算。”抗震规范M.1.2-3：“结构构件承载力按标准值复核时，应采用不计入风荷载效应的地震作用效应标准组合，并按下式验算。”抗震规范M.1.2-4：“结构构件按极限承载力复核时，应采用不计入风荷载效应的地震作用效应标准组合，并按下式验算。”提到了承载力计算的三个不同层次的计算方式，对应设计值和基本组合、标准值和标准组合、极限值和标准组合性能设计对