高层框架层间隔震及阻尼耗能结构的动力时程分析张明超.pptx

会计学第一章绪论
第二章ANSYS软件介绍及有限元模型的实现
第三章层间隔震结构的构成及其有限元理论
第四章消能减震结构的理论分析
第五章层间隔震及消能减震结构的数值模拟分析
第六章结论与展望第一章绪论1.1引言1.2有限元方法1.3隔震技术和消能减震技术1.4本文的主要工作内容（1）首先研究了抗震结构和隔震结构的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵，然后利用哈密顿原理得到结构的整体刚度矩阵并建立结构的动力方程
（2）在用ANSYS有限元建模中，选Beam188单元作为钢筋混凝土梁柱的单元类型，能很好地描述钢筋混凝土梁柱的受力性能，选用Shell63单元作为楼板的单元类型，选用combin14单元和combin40单元共同模拟隔震垫。建立四种结构模型，以便在这四种结构模型的计算分析中进行比较与分析。（3）本文拟采用有限元理论中的子空间迭代法求解结构的自振特性；结构基本动力方程的求解拟采用Newmark-β法，获得结构在地震波作用下的时间历程响应。比较绝对位移，绝对加速度和层间位移这三个重要参数来分析比较层间隔震和阻尼耗能的隔震减震效果。对建立的四种结构模型进行分析比较。第二章ANSYS软件介绍及有限元模型的实现2.1ANSYS软件概述
梁单元Beam188（定义方向点）
壳单元Shell63
隔震支座单元Combin40和Combin14
消能支撑单元Combin14

单元Combin14模型单元Combin40模型

Combin40的双线性模型组合图
3.1隔震结构的基本构成
3.2隔震装置的设计理论
3.3层间隔震结构的本构模型和动力方程3.1隔震结构的基本构成隔震支座的结构特征橡胶支座理论的假定条件
（1）微小变形理论
（2）内部钢板的全钢化
（3）非压缩性材料
（4）理论公式的修正3.3层间隔震结构的本构模型和动力方程第四章消能减震结构的理论分析4.1耗能减震的概念和原理消能支撑的形式耗能支撑的布置4.3消能结构体系的结构动力方程的建立4.3.2数值求解方法（2）威尔逊θ法（Wilsion-θ法）
威尔逊θ法是线性加速度法的变形，两者的
区别在于，线性加速度法在时刻使用运动方
程，而威尔逊θ法则将运动方程应用于更后
一点的时刻（θ>1）（3）Newmark方法
ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散
的时间点上求解这些方程。Newmark时间积分
方法是直接积分法中常见的一种。该方法是对
连续变量时间t进行离散化，将动力反应的计算
时域[0，T]划分成有限个相等时间间距Δt的子
域，得到有限个瞬时点0，Δt，2Δt，ti+Δt
，…，T，然后针对这些特定瞬时点求解动力
方程。Newmark-β法是一种无条件稳定的隐式
积分格式第五章层间隔震及消能减震结构的数值模拟分析5.1工程概况本文算例是一个12层框架结构，其基本参数如下：X方向总长32.4米m，Y方向总长15.3m；
共12层，1层层高4.5m，2～12层层高3.6m；
1～4层柱取600×600mm，混凝土等级为C35，
5～8层柱取600×600mm，混凝土等级为C30，
9～12层柱取500×500mm，混凝土等级为C30；
梁横向取300×600mm，纵向取300×500mm，混凝土等级都为C25；
板厚120mm，混凝土等级为C25。
混凝土容重取2500kg/m3。消能支撑的布置位置图5-3抗震结构三维有限元模型图5-4隔震结构三维有限元模型图5-5消能结构三维有限元模型图5-6隔震消能结构三维有限元模型5.2模型的参数设置隔震支座的型号选为GZY400-80
5.3结构的模态分析和地震波的选取图5-7四种模型自振周期对比表5-4振型参与相对比值表5-4为前12阶振型参与系数的相对比值，从表中可以看出：在Y方向上，抗震结构，隔震结构和消能结构起主要控制作用的是第一阶和第四阶，而隔震消能结构起主要控制作用的是第一阶和第五阶，图5-8，图5-9，图5-10，图5-11分别是四种结构模型对结构起主要控制作用的主振型图（Y方向）。由图中模态形状可知，其中，第1阶主振型呈倒三角形分布，第4阶主振型呈S形分布；对于隔震结构，在隔震层位置处出现位移突变，表明隔震层上部和隔震层下部之间会出现较大的相对位移，在设计过程中需要特别注意，需要将此相对位移控制在一定范围之内。
而通过对解的结果分析，确定第一阶振型为横向（Y向）运动，即结构在横向（Y向）上为薄弱方向。因此，在进行动力时程分析时，应选择横向（Y向）输入地震波。在后面进行动力时程分析得到的图表，都是在横向（Y向）地震波输入情况下得到的。图5-8抗震结构主振型图5-9隔震结构主振型图5-10消能结构主振型图5-11隔震消能结构主振型5.3.2地震波的选取
在地震动时程响应的分析中，地震烈度为7度