隔震結構分析的案例
基于反應譜的隔震結構分析方法探索
一、減震系數法——值得商榷
二、基于反應譜的隔震結構分析方法——CCQC+迭代
三、隔震結構輔助分析軟件——PMSAP_Isolator
四、軟件適用性測試——框架結構、剪力墻結構
五、相關問題探討——隔震、非線性分析
▉
減震系數法——中震的減震系數偏小， 不適合小震
減震系數：中震比小震偏小約30%，因而中震下的減震系數對小震是不安全的，不能適用于小震，小震下的減震系數應單獨計算。
減震系數法——采用假定的支座變形，誤差明顯
支座變形：對應特定的剛度，從而對應不同的結構周期。中震誤差約7.4%，大震誤差約1.6%。
▉ 減震系數法——罕遇地震下非隔震模型的局限性
上部樓層：
非隔震>隔震；
下部樓層（X≤4F； Y≤5F ）：
非隔震<隔震。
展開 隔震結構直接分析設計方法初探
剪切變形趨勢與前面的結論基本相同，不同有效直徑的隔震支座協調作用，只有有效直徑最小的支座基本滿足100%剪切剛度等效，支座有效直徑越大，等效誤差越大。
結論與展望：
本文對隔震結構進行了設防地震作用下的非線性時程分析，主要考察了鉛芯隔震支座的剪切變形情況。可以看出，不同隔震支座以及不同位置的相同隔震支座的變形是有差異的。根據相同的剪切變形進行等效，會產生一定的誤差，從而影響隔震設計的結果。
《建筑隔震設計標準》（征求意見稿）第4.2.2條及第4.6.4條對隔震支座水平剛度和阻尼的等效都提到了按滯回曲線確定參數，考慮了不同支座和地震烈度對隔震結構影響的差異，基本去掉了按100%剪切變形下的等效方式（采用底部剪力法除外），無疑提高了隔震設計的準確性。
提高隔震設計準確性最根本的方法是避免采用等效方式，而是采用基于非線性分析的隔震結構直接分析設計法。SAUSG-PI就是基于這個思路開發的一款隔震結構設計專用軟件，同時提供“抗規”的“水平向減震系數法”和“隔標”的“直接分析設計方法”，可基于非線性分析結果，提供隔震結構的內力、配筋和隔震層設計功能。
來源：SAUSAGE非線性
展開 土-樁-隔震結構 多尺度耦合動力響應分析
(a) 結構一階振型
(b) 結構二階振型
(c) 結構三階振型
(d) 結構四階振型
(e) 結構五階振型
(f) 結構六階振型
圖5-1結構前六階振型圖
5.2隔震支座滯回曲線
輸入十條人工波地震波進行時程分析，在人工波作用下結構的隔震支座滯回曲線如下圖5-2所示。
圖5-2隔震支座滯回曲線
5.3層間位移
在十條不同人工波作用下，上部結構最薄弱的地方是10號樓層，且最大頂點位移為0.28m。
圖5-3上部結構層間位移
6 結論
本文基于有限元軟件Abaqus，建立了考慮土—樁相互作用的隔震結構安全性有限元技術體系。建立土-樁-隔震結構耦合的動力彈塑性分析模型，通過施加了El波與多條人工波，研究了隔震結構在考慮土—樁相互作用下的彈塑性時程響應。
結果表明：該方法可用于考慮土—樁—隔震結構的地震安全性水平及結構層面水平的分析。基于Abaqus為總結考慮土—樁—隔震結構的地震安全性評價流程做一個鋪墊分析方法，對后續重要隔震建筑在考慮土-結構動力相互作用下的安全性評價研究給出方法。
仿真計算采用的設備基本情況：
CPU：Inetl(R)Core(TM)i9-10980XECPU@3.00Hz 3.00Ghz (36核)
內存(RAM)：128GB
總計算耗時約：50h~80h
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土-樁-隔震結構 多尺度耦合動力響應分析.pptx
展開 基于Abaqus的建筑結構隔震分析 附ABAQUS建筑結構分析應用下載
簡介
中國是一個地震多發國家，在建筑結構的全生命周期中，地震作用是可能引起結構嚴重破壞的最主要原因。在設計過程中，通過選擇合理的結構體系，保證結構具備足夠的強度和剛度，從而使結構抗震性能滿足要求。規范中有眾多的具體條文來實現這一目標，比如：控制框架與剪力墻的剪力分擔比例和傾覆力矩分擔比例，從而實現框架剪力墻結構和框架核心筒結構的二道防線；控制混凝土構件的軸壓比，保證混凝土結構的延性；采用合理的配筋方案，保證墻柱弱梁、強剪弱彎和強節點等原則；以及通過剪重比控制結構的整體剛度等[1]。
除了規范中上述傳統設計方法，還可以通過增加阻尼構件或者耗能構件，提高結構的耗能能力，減小對主要承重構件的地震能量輸入。這種方法幾乎可以適用于所有結構，因此在高層設計中被廣泛采用。
另一方面，采用隔震方法減小地震能量的輸入，則可以降低結構整體在地震作用下的破壞，但由于隔震通常不適用于高層結構[2]，在一般多層中采用又會大幅提高成本，且相關規范不夠完善，因此在國內應用不多。
隔震結構的設計中，規范要求隔震結構相對于非隔震結構的底部剪力減小50%，則可以將結構的設防烈度降低一度進行常規設計[3]。因此，隔震設計的關鍵是增加隔震支座后結構的底部剪力。
本文采用Abaqus，通過時程分析的方法，對上述隔震結構的常規設計方法進行研究。
展開 
【JY】結構概念設計之（隔震概念設計）
直至現在他們的成果也影響這后輩對減隔震技術的發展與探究。
全國第一棟隔震建筑（汕頭凌海居民樓）
“世界建筑隔震技術發展的第三個里程碑”
三、《隔震標準》與《抗規》做法差異和提升
1、基本設計目標的不同
《隔標》明確了隔震建筑的基本設防目標，可以概括為：“
中震不壞、大震可修、巨震不倒
”，而《抗規》的基本設計目標為：“小震不壞，中震可修，大震不倒”。因此在設防目標提高了一個等級。從而也決定了按照新隔標進行隔震結構設計不再是小震設計，而是中震設計。
2、設計方法的不同
在《抗規》中對于隔震結構設計方法采用的是
水平減震系數法
，即分步設計法，將隔震層上下結構進行分開設計，采用該方法進行隔震結構設計時，需要根據設置隔震層以后的隔震模型人為生成一個假定的非隔震模型，并以該非隔震模型為基礎進行設計。
但隔震結構分步設計法中，按照降度的思想將隔震結構轉換為傳統抗震結構進行受力分析，其與隔震結構實際受力結果有較大的差別
，這種差別導致隔震結構的破壞模式與設計者預期的破壞模式不一致，進而導致結構存在安全隱患，而且也不利于結構設計經濟性原則。
《隔標》不再采用分步設計法，而是將上部結構與隔震層作為一個整體進行中震設計，更能體現隔震結構真實的地震響應和受力狀態。因此對于《隔標》，不再通過隔震層上部按照小震，控制結構小震下層間位移角，而是
對上部結構直接按照中震設計，控制結構中震下的層間位移角。
3、分析方法差異
《隔標》中隔震結構分析方法在原來的基礎上，增加了復振型分解反應譜方法。
展開 【02】建筑結構隔震層隔震支座布置原則
原文
01建筑隔震設計標準GB/T 51408-2021
隔震層宜設置在結構的底部或中下部，其隔震支座應設置在受力較大的部位 ，隔震支座的規格、數量和分布應根據豎向承載力、側向剛度和阻尼的要求由計算確定；
隔震支座底面宜布置在相同標高位置上；當隔震層的隔震裝置處于不同標高時，應采取有效措施保證隔震裝置共同工作且罕遇地震作用下，相鄰隔震層的層間位移角不應大于 1/1000；
隔震支座的平面布置宜與上部結構和下部結構中豎向受力構件的平面位置相對應，不能相對應時，應采取可靠的結構轉換措施；
隔震層剛度中心與質量中心宜重合 ，設防烈度地震作用下的偏心率不宜大于 3%；
同一支承處采用多個隔震支座時 ，隔震支座之間的凈距應能滿足安裝和更換所需的空間尺寸。
02建筑隔震構造詳圖滇20G9-1
隔震支座位置與隔震層上下結構中豎向受力構件相對應，間距不宜過大，其規格、數量和分布應根據結構抗震設計的具體需要通過計算確定；
隔震支座上下支墩宜與支座對中設置，并應考慮檢修及更換的操作空間及荷載要求，支墩間宜居中布置拉梁；
同一結構單元內隔震支座底面應布置在相同標高，當確需布置在不同標高時，須充分考慮其不利影響；
同一結構單元可選用不同規格的隔震支座，充分發揮隔震支座各自的承載能力和水平變形能力；
同一支承處選用多個隔震支座時，隔震支座之間的凈距應大于安裝和更換時所需的空間尺寸。
03建筑結構隔震構造詳圖03SG610-1
隔震層宜設置在結構第一層以下的部位，其橡膠隔震支座應設置在受力較大的位置，間距不宜過大，其規格、數量和分布應根據豎向承載力、側向剛度和阻尼的要求通過計算確定，隔震層在罕遇地震下應保持穩定，不宜出現不可恢復的變形。隔震層橡膠支座在罕遇地震作用下，不宜出現拉應力。
展開 ABAQUS隔震分析—隔震單元雙線性模型的參數確定及設置方法（可實現三維隔震） ￥68
ABAQUS隔震分析—隔震單元雙線性模型的參數確定及設置方法
采用ABAQUS連接單元等效建筑隔震支座，實現二維、三維隔震分析。
采用ABAQUS連接單元等效建筑基礎隔震支座，實現結構二維、三維隔震分析。水平自由度可實現雙線性恢復力模型等，豎向自由度可實現彈簧恢復力模型、具有耗能能力的摩擦彈簧恢復力模型等。
如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
通過對非隔震結構進行模態分析，得到結構的總重為665000kg，根據計算公式，可知三維隔震結構的水平向基頻為0.753 Hz，豎向基頻為 17.629Hz，這與圖6中得到的ANSYS計算結果基本一致，誤差小于2%。驗證了三維隔震有限元模擬的正確性。
圖 8 模態分析結果
圖 9 部分計算過程
收費內容為1中包含的內容。
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展開 隔震支座在ANSYS中的批量建模方法 ￥100
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202406/e37b65df4aaedd3ec57c8ff8da5af496.png"></p><p>圖 3 非隔震結構前三階頻率</p><p><br></p><p>6. 隔震設計</p><p>選用25個GZY1100-220型隔震支座，布置在混凝土柱的底部，如圖4所示。批量建模命令流見文件Model Bv1.txt。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202406/102adf51cb856057f5f01c7638c2ccff.png"></p><p>圖 4 三維隔震支座批量建模</p><p>對三維隔震結構進行模態分析，得到前三階頻率如圖5所示。可以看出，三維隔震結構延長了結構的周期，降低了結構自振頻率，符合隔震的基本原理。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202406/20468a88725ab22a7337dfe9f67c90df.png"></p><p>圖 5 三維隔震結構前三階頻率</p><p><br></p><p>7. 設計驗證</p><p>采用理論解和數值解對比驗證隔震設計的正確性。通過對非隔震結構進行模態分析，得到結構的總重為665000kg。根據隔震結構基頻計算理論公式，得到三維隔震結構的水平向基頻為3.764 Hz，豎向基頻為 88.145 Hz，這與圖5中得到的ANSYS計算結果基本一致，水平向誤差小于0.5%，豎向誤差小于5 %。驗證了三維隔震有限元模擬的正確性。
展開 
1利用opensees模擬基礎隔震結構和慣容器。
2使用matlab代碼進行TMDI,TID等基于慣容器的新阻尼器的仿真和優化。
3有成套的SCI論文復現代碼，有需要可私。包答疑。 ￥10
1利用opensees模擬基礎隔震結構和慣容器。
2使用matlab代碼進行TMDI,TID等基于慣容器的新阻尼器的仿真和優化。
3有成套的SCI論文復現代碼，有需要可私。包答疑。
談談飛機結構細節應力分析技術 附實用飛機結構應力分析及尺寸設計下載
本文從飛機結構疲勞專業所需開展的細節應力分析工作角度，對結構有限元分析發展及細節分析方法進行了描述。著重闡述了基于力邊界的Global-Local細節分析方法的原理及相關關鍵技術。通過獨創的分析流程以及自主開發的軟件體系，形成了細節分析完整解決方案，并在我所的各個型號中得到了廣泛應用，大大提高了工作效率和質量，使飛機結構的疲勞品質得到飛躍性的提升。該項技術是疲勞專業針對工作中遇到的技術難題，通過自主創新，不斷的完善與改進而逐步形成的。
1結構疲勞
戰鷹矯健的身姿離不開輕盈而強勁的身軀，上下翻飛的機動產生的重復載荷作用在機體結構上不可避免的產生結構疲勞問題。這種受力結構在交變載荷作用下，逐步開裂而失效的現象就是結構疲勞。航空史上，由結構疲勞導致的機毀人亡的事故屢見不鮮。
火車車軸疲勞研究（史上第一次）▲
飛機結構失效大部分是由疲勞產生的，下面是典型案例。
展開 實體結構的ANSYS分析 附ANSYS工程結構數值分析下載
下載地址：ANSYS工程結構數值分析
【JY】各類有限元軟件計算功能賞析與探討
通用部分有
限元（如ANSYS）對減隔震結構分析個人覺得不是很友好（除去二次開發，這玩意兒想開發啥開發啥），彈簧單元類型較少，難以滿足復雜減隔震單元需求。如目前在ANSYS中，大部分做結構橡膠支座模擬(包括網絡教程)采用的是三個解耦的彈簧進行模擬，這個不能說不精確，只能說是仁者見仁智者見智。（推薦指數：??）
2.Abaqus的減隔震可用的鏈桿單元相對比較完善，也能較好的模擬減隔震結構在復雜荷載中的動力響應，但是必要時也
需要進行二次開發。（推薦指數：???）
3.
減隔震科研推薦OpenSees，非線性單元特別多
，方便各類分析與計算，特別是開源這點讓人舒適度極佳。各類減隔震單元基本滿足99%的日常需求，也可方便二次開發。（推薦指數：?????）
4.
減隔震工程極力推薦，SAP2000、ETABS
，CSibridge，(超強非線性能力的Perform3D 也行，只是減隔震單元庫相對匱乏，且暫無FNA法和施工階段模擬) 單元庫相對豐富，基本滿足95%的日常需求使用條件簡單舒適，極易上手，求解器的算力也是碾壓大部分同類軟件的存在。（推薦指數：?????）
5.由于軟件太多，未列舉的軟件
不代表
在減隔震計算分析中不優秀，如果你已經上手了任何一款通用有限元軟件，不用質疑，都可以做減隔震，無非是代價和難度，只需要鉆研即可，不用再挑三揀四。
【JY】結構工程分析軟件討論（下）
順便一句：
精細化模擬真的是實際的精細化嗎？應力損傷程度高代表構件一定壞了嗎？就如部分構件壞了結構就一定倒塌了嗎？
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