[发明专利]一种模拟剪切型连梁阻尼器的分析方法

说明书

本发明公开了一种模拟剪切型连梁阻尼器的分析方法，由所述4根杆单元进行模拟剪切型连梁阻尼器，其中1根杆单元用于模拟剪切型连梁阻尼器的芯板的剪切受力性能，其中2根杆单元分别模拟剪切型连梁阻尼器的上翼缘板和下翼缘板的轴向受力性能，其中1根杆单元用于模拟剪切型连梁阻尼器的芯板的轴向受力性能。本发明方法仅采用4根杆单元对剪切型连梁阻尼器进行模拟，单元类型简单、单元数量少，计算速度快。

技术领域

本发明涉及建筑结构体系中的消能减震技术领域，具体涉及一种模拟剪切型连梁阻尼器的分析方法。

背景技术

建筑结构的消能减震是指在建筑结构中设置适当的消能部件，消能部件可由耗能减震支撑、钢板阻尼器(墙)、粘滞阻尼器等与支承构件组成。

连梁在剪力墙结构、框筒结构体系中被广泛应用，并作为第一道抗震防线进行耗能。传统的钢筋混凝土连梁存在延性低、破坏后修复困难等缺点，工程界提出采用连梁阻尼器代替传统连梁进行集中耗能，并通过螺栓连接可实现震后更换，以提高建筑抗震韧性。此外，连梁阻尼器的布置对建筑功能影响极小。与粘滞阻尼器相比，剪切型连梁阻尼器的受力机制简单、加工方便、耐久性好、造价低，在建筑抗震消能领域具有广泛的应用前景。

布置有连梁阻尼器的建筑结构一般需要进行抗震性能化分析，目前开展弹塑性动力时程分析成为结构抗震性能化分析的关键方法之一。如何对剪切型连梁阻尼器进行准确模拟是结构弹塑性动力时程分析的关键环节。如果直接采用壳单元模拟，对单一构件进行分析尚可，但对整体结构进行分析就会异常困难。在此基础上，有学者提出采用多个非线性连接单元进行组合模拟，但需要分别设置剪力-横向位移关系、轴力-轴向位移关系以及弯矩-转角关系，参数计算复杂，且在通用有限元软件中的实现较繁琐。因此，提出一种高效的模拟剪切型连梁阻尼器的分析方法对连梁消能减震的推广具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种模拟剪切型连梁阻尼器的分析方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种模拟剪切型连梁阻尼器的分析方法，由所述4根杆单元进行模拟剪切型连梁阻尼器，其中1根杆单元用于模拟剪切型连梁阻尼器的芯板的剪切受力性能，其中2根杆单元分别模拟剪切型连梁阻尼器的上翼缘板和下翼缘板的轴向受力性能，其中1根杆单元用于模拟剪切型连梁阻尼器的芯板的轴向受力性能；

4根杆单元位于同一平面内，用于模拟剪切型连梁阻尼器的上翼缘板的轴向受力性能的杆单元、用于模拟剪切型连梁阻尼器的芯板的轴向受力性能的杆单元、用于模拟剪切型连梁阻尼器的下翼缘板的轴向受力性能的杆单元从上往下依次等间距平行放置；

用于模拟剪切型连梁阻尼器的剪切受力性能的杆单元位于分别模拟剪切型连梁阻尼器的上翼缘板和下翼缘板的轴向受力性能的2根杆单元之间，并与分别模拟剪切型连梁阻尼器的上翼缘板和下翼缘板的轴向受力性能的2根杆单元、用于模拟剪切型连梁阻尼器的芯板的轴向受力性能的杆单元都相垂直；

等间距平行放置的3根杆单元直接与两侧墙体或支墩相连，用于模拟剪切型连梁阻尼器的剪切受力性能的杆单元的两端分别采用节点耦合的方式与两侧墙体或支墩相连。

进一步地，上述方法中，等间距平行放置的3根杆单元采用共节点或节点耦合的方式直接与两侧墙体或支墩相连。

进一步地，上述方法中，用于模拟剪切型连梁阻尼器的剪切受力性能的杆单元的轴向刚度取所要模拟的剪切型连梁阻尼器的芯板的抗剪刚度，材料参数依据所要模拟的剪切型连梁阻尼器的芯板的几何尺寸和钢号设置。

更进一步地，上述方法中，对于用于模拟剪切型连梁阻尼器的剪切受力性能的杆单元，其材料的弹性模量取所要模拟的剪切型连梁阻尼器的芯板材料的弹性模量，其材料的屈服强度取所要模拟的剪切型连梁阻尼器的芯板材料屈服强度的1.506倍，其面积取所要模拟的剪切型连梁阻尼器的芯板横截面积的0.383倍。