“隔震支座、BRB、粘滞阻尼器”

结构抗震性能设计软件PBSD（【PBSD】功能介绍及应用教学回顾[含视频]）具有地震动工具箱（【PBSD】V1.0.5.0版正式发布：免费地震动工具箱之教学视频）、一键弹塑性分析接口（【PBSD】【PERFORM-3D】YTP导模工具使用手册）、一键弹塑性报告（【PBSD】一键弹塑性报告功能演示）等众多实用功能。

前期推送（【PBSD】【PERFORM-3D】模型检查、【PBSD】【PERFORM-3D】弹塑性模型刚度调整）与大家分享如何对YTP生成的弹塑性模型进行必要的检查。本期推送主要分享YTP接口中减隔震模块的使用。该减隔震模块支持隔震支座、屈曲约束支撑BRB及粘滞阻尼器的转换。

建模事项

图1 减隔震构件建模

转换原则

• 隔震支座

YJK隔震支座属性定义中，水平连接属性U2及U3为必填项，轴向连接属性U1为选填项。PERFORM-3D中隔震支座属性需定义初始刚度K0、硬化刚度KF、屈服力FU、极限变形DX、轴压刚度KC及轴拉刚度KT。由于PBSD默认所有工况都采用层间位移角作为分析终止条件，因此极限变形DX并不具备实际意义，PBSD默认取极限变形DX为4倍屈服变形。

水平连接属性U2及U3：若勾选“非线性”，PBSD则根据“非线性”中的“刚度”、“屈服力”及“屈服后刚度比”唯一确定初始刚度K0、硬化刚度KF及屈服力FU；若未勾选“非线性”，PBSD则取YJK属性中的“有效刚度”做为初始刚度K0，将较大位移值1000mm做为屈服位移，以保证隔震支座始终处于“有效刚度”范围内而不进入塑性。

轴向连接属性U1：若所有属性不填写，PBSD默认取20倍水平剪切刚度做为轴压刚度KC，取10倍水平剪切刚度做为轴拉刚度KT；若未勾选“非线性”，PBSD取“有效刚度”为轴压刚度KC及轴拉刚度KT；若勾选“非线性”，则可唯一确定轴压刚度KC及轴拉刚度KT。

图2 隔震支座转换原则

• 屈曲约束支撑

YJK中屈曲约束支撑（BRB）与塑性单元（wen）是同一类单元，其中轴向连接属性U1为必填项。PERFORM-3D中BRB材料需定义长度、初始刚度K0、硬化刚度KF、屈服强度FU0、极限变形DX。不考虑往复加载对强度贡献，因此取FUH等于屈服强度FU0；由于PBSD默认所有工况都采用层间位移角作为分析终止条件，因此极限变形DX并不具备实际意义，PBSD默认取极限变形DX为4倍屈服变形。

PERFORM-3D中组件需将BRB材料与弹性杆进行组装，BRB材料中的长度值即确定了组件中BRB与弹性杆的长度占比。弹性杆与BRB相当于串联的弹簧，当弹性杆刚度无穷大时，组件刚度近似等于BRB的轴向刚度，因此PBSD中将BRB材料与刚性杆相连形成组件。为避免BRB长度大于构件实际长度，因此BRB材料定义面板中的长度值取为较小值100mm。

轴向连接属性U1：若勾选“非线性”，PBSD则可根据“非线性”中的“刚度”、“屈服力”及“屈服后刚度比”唯一确定初始刚度K0、硬化刚度KF、屈服强度FU0；若未勾选“非线性”，PBSD则取YJK属性中的“有效刚度”做为初始刚度K0，将较大位移值1000mm做为屈服位移，以保证BRB始终处于“有效刚度”范围内而不进入塑性。YJK中屈服指数用于控制滞回曲线的包辛格效应，在PERFORM-3D中不考虑。

图3 屈曲约束支撑转换原则

• 粘滞阻尼器

在粘滞阻尼器属性定义中，轴向连接属性U1为必填项。PERFORM-3D中粘滞阻尼器材料需定义长度值、初始阻尼系数C0及不同速度下的阻尼系数值Cn。

PERFORM-3D中组件需将粘滞阻尼器材料与弹性杆进行组装，粘滞阻尼器材料中的长度值即确定了组件中粘滞阻尼器与弹性杆的长度占比。由于粘滞阻尼器材料本身不具备刚度，为准确模拟组件的轴向刚度，将滞阻尼器材料长度取为小值100mm，此时组件轴向刚度近似等于弹性杆轴向刚度。

轴向连接属性U1：若勾选“非线性”，PBSD则可根据“非线性”中的“阻尼”为初始阻尼系数C0，根据“刚度”确定弹性杆截面，根据“阻尼指数”确定不同速度下的阻尼系数值Cn；若未勾选“非线性”，PBSD取YJK属性中的“有效刚度”确定弹性杆截面，取“有效阻尼”为初始阻尼系数C0，默认取“阻尼指数”为1即不同速度下阻尼系数值Cn均为C0。

图4 粘滞阻尼器转换原则

粘滞阻尼器的阻尼力计算公式如下式所示，式中C为阻尼系数，V为速度，a为阻尼指数，C’为名义阻尼系数。PERFORM-3D中定义的初始阻尼系数C0及不同速度下的阻尼系数值Cn均为名义阻尼系数。当速度为0时名义阻尼系数为初始阻尼系数C0，此时值恰好为阻尼系数；当阻尼指数为1时为线性阻尼，不同速度下阻尼系数恒为阻尼系数。