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应用PKPM进行消能减震设计

北京构力科技有限公司2021/9/13

目录

第1章前言.. 消能减震技术应用现状. ..3 3= 目前存在的问题.. ....三 PKPM减震设计功能的特点 ..42 1 PMCAD采用参数化方式简明快速地输入消能装置 PKPM-JZ分析设计紧密结合现行规范 ... ..3 PKPM-JZ分析功能更加丰富... ..6第2章 消能减震结构的力学原理和模型 ..7消能减震的力学原理. ..7二 1 消能器的分类及力学模型 位移相关型消能器. ..02 速度相关型消能器.. ...10第3章 消能减震结构的设计方法及软件实现， .12消能减震结构的设计步骤 估算目标附加阻尼比和消能器数量. ..13二 目标附加阻尼比的估计. ..14 ..142 消能器数量的估计. .15四 三 消能器的选型和布置原则 ...15五 消能器的参数化建模输入 消能减震结构的分析. ..16 ..21消能减震装置的等效线性化 .252 基于等效线性化的振型分解反应谱法 ...273 连接单元 ..30 .285 4 消能器位移放大系数的考虑方法... 相对位移损失的考虑方法 .336 支持FNA法时程分析计算消能减震结构 ...37 支持选代确定消能减震装置的等效线性属性 ..4六 8 附加有效阻尼比的计算. 支持复振型分解反应谱法计算消能减震结构 ..4 ..361 按“规范法”自动计算附加有效阻尼比 ...362 影响附加阻尼比计算结果的若干因素， ..03 利用SAUSAGE软件和 SAUSG-Design软件计算附加阻尼比.41 直接输入振型阻尼比t 4 最小地震剪力系数. ..42 .42

八 基于时程分析的承载力设计 .43九 消能减震结构的性能设计 .46 消能器设计... 47十一 1 结果展示和计算书生成. 整体指标的查看.. 49 .492 增加消能装置附加阻尼比的计算 ..50滞回曲线的功能扩展和完善. .514 5 增加能量图的展示 FNA时程其他结果的完善 ..51 ...526 自动生成减震专项计算书. ..53

参考文献 .54

第1章前言

一消能减震技术应用现状

消能减震技术是建筑结构减轻地震灾害的有效技术.

消能减震主要是指在结构中某些相对变形较大的部位设置被动耗能装置，地震时耗能装置耗散部分地震输入能量，从面减轻结构的地震反应和损伤.

与相应的非减震结构相比，消能减震结构可减少地震反应20%-40%左右.

相比于传统抗震结构，消能减震结构中不同结构构件的功能明确，更有利于提高结构的抗震性能.对于新建建筑采用消能减震技术可以减小主体结构截面尺寸，同时提高结构抗震安全度，某些情况下可以降低造价. 对于既有建筑采用消能减震技术进行抗震加固，可以简化施工，降低造价.

我国自《建筑抗震设计规范》（GB50011-2002）起已经增加了消能减震设计的相关规定，2013年发布了《建筑消能减震技术规程》（JGJ297一2013）.近年来消能减震设计已经比较多地应用于新建高层建筑和既有建筑的改造加固中，消能装置也由过去的主要依赖进口转变为大量使用国产.2016年发布的《防震减灾规划（2016-2020年）》中明确提出推广减、隔震等新技术以提升地震灾害防御能力，住房和城乡建设部及各地方政府也有相关政策要求.《建设工程抗震管理条例》自2021年9月1日起施行.该园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场所、广 条例规定：“位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、幼儿播电视等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求.”为了更好地贯彻落实“条例”要求，更好地推广减震技术，提高减震设计效率，我们在已有减震计算有关工作的基础上改进，推出了PKPM-JZ模块.

二目前存在的问题

尽管消能减震设计前景广阔，但目前对大多数设计人员来讲还比较陌生.常见的主要问题有：

①对消能减震的力学原理认识不够清楚，可能存在概念上的模糊.

②消能器和连接装置的建模比较复杂，常采用等代支撑的方式简化输入，消能器的力学模型不够准确.

③附加阻尼比的计算比较繁琐.基于反应谱法计算时需要反复选代，基于时程分析结果时，计算耗时较多，地震波选取具有一定的不确定性.上述问题的存在使得附加有效阻尼的估计不够准确，往往可能高估了消能装置的减震效果.

④罕遇地震下的弹塑性时程分析对设计人员来讲有一定难度，计算耗时较大.

能，给设计人员增加了较多工作量. ③消能减震设计相关规范规程中的有关规定没有对应的软件实现功

三PKPM减震设计功能的特点

PKPM系列软件（包括PMCAD、SATWE、PMSAP等）是中国建筑科学研究院研发的设计单位广泛使用的多高层建筑结构设计软件.V3版本的PKPM系列软件实现了消能减震结构的建模、分析和设计.V6版本为了更好地贯彻落实“条例”要求，更好地推广减震技术，提高减震设计效率，我们在已有减震计算有关工作的基础上，推出了PKPM-JZ模块.并建立专属减震设计入口（如下图所示），希望通过PKPM的软件实现工作及本文档的介绍，能够使消能减震结构的抗震设计接近于传统结构的抗震设计，概括起来主要有以下特点.