施加粘滯阻尼器高層結構的模擬方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及結構設計領域，特別涉及一種施加粘滯阻尼器高層結構的模擬方法及 系統。
【背景技術】
[0002] 在結構設計領域，包括民建機構、工建結構、橋梁結構等結構設計。當上述工程結 構設計應用在地震帶處，尤其是高烈度區的地震帶時，高層或超高層結構的設計主要由地 震控制，傳統的設計則以"抗"為主的設計方法，不僅材料用量大、造價高，而且構件截面尺 寸"傻大黑粗"，影響建筑的使用。因此，在此類建筑結構中都會施加阻尼器，例如粘（彈） 性阻尼器、流體阻尼器，施加阻尼器可以將地震中的能量消耗掉，不僅節省材料、降低造價， 而且結構尺寸較小，可以增加建筑有效使用面積。
[0003] 然而，目前《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第12. 3. 4條及其條文說明，給出了 粘滯阻尼器附加給結構的阻尼比近似估算公式：
[0004] ζcj=Tj7(4πMj)*ΦjTCcΦj= 1/2/KjXωjφjTCcΦj
[0005] 式中：ζcj-一結構第j振型上粘滯阻尼器附加的阻尼比；
[0006] Tj--結構第j振型的周期；
[0007]ωj--結構第j振型的圓頻率；
[0008] Cc一一效能器產生的結構附加阻尼矩陣；
[0009] Mj--第j振型廣義質量；
[0010] Kj--第j振型廣義剛度；
[0011] Φj--第j振型的振型系數。
[0012] 然而上述給出的粘滯阻尼器附加給結構的阻尼比近似估算方法所得出的施加粘 滯阻尼器的最大阻尼比的誤差較大，不能夠滿足工程精度的要求。
【發明內容】
[0013] 本發明的目的在于減少施加粘滯阻尼器的最大阻尼比的計算誤差的問題。
[0014] 為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：
[0015] -種施加粘滯阻尼器高層結構的模擬方法，包括：
[0016] 建立標準三維固體模型，所述標準三維固體模型包括彈簧&、彈簧K2和彈簧K3*， 所述彈簧1(2與所述彈簧Κ3*串聯后與所述彈簧1并聯并共同支撐質點；
[0017] 把所述彈簧Κ3*等效變換為粘滯阻尼器，則所述標準三維固體模型變換得到模擬 帶粘滯阻尼器結構模型；
[0018] 基于所述模擬帶粘滯阻尼器結構模型，在復數空間上進行運算，得到附加阻尼比 算法；
[0019] 對所述附加阻尼比算法的倒數進行求導和求極小值，得到最大附加阻尼比算法；
[0020] 通過所述最大附加阻尼比算法計算得到最大阻尼比。
[0021 ] 在一實施例中，還包括：所述附加阻尼比算法為：
[0022] ζ = K22K3/2/ [IK/+K32 (VIQ ]，其中，K3= C ω，c為阻尼系數，ω為頻率。
[0023] 在一實施例中，所述最大附加阻尼比算法為：ζmax=Ki/2Ke，其中，Ki為所述標 準三維固體模型的復剛度的虛部，Ke為所述標準三維固體模型的復剛度。
[0024] 在一實施例中，還包括：預設減震目標值；所述附加最大阻尼比與所述減震目標 值相比較，獲得粘滯阻尼器設置的位置。
[0025] 在一實施例中，所述附加的最大阻尼比與所述減震目標值相比較，獲得粘滯阻尼 器設置的位置的步驟具體為：
[0026] 獲取所述標準三維固體模型的基本自振周期T1;
[0027] 將用于安裝粘滯阻尼器的位置利用剛性桿連接起來，然后再計算所述模擬帶粘滯 阻尼器結構模型的基本自振周期Τ2;
[0028] 根據a=V%和所述最大阻尼比Gmax=(a2_l)/4/a計算出該位置設置粘滯阻 尼器所能給結構附加的最大阻尼比；
[0029] 所述附加的最大阻尼比與所述減震目標值相比較，判斷所述附加的最大阻尼比是 否達到所述預設減震目標值，是則獲得粘滯阻尼器設置的位置。
[0030] 另外，還提供一種施加粘滯阻尼器高層結構的模擬系統，包括：
[0031] 標準三維固體模型模塊，包括彈簧&、彈簧K2和彈簧K3*，所述彈簧K2與所述彈簧 Κ3*串聯后與所述彈簧1并聯并共同支撐質點；
[0032] 模擬帶粘滯阻尼器結構模型模塊，把所述彈簧Κ3*等效變換為粘滯阻尼器；
[0033] 附加阻尼比運算模塊，基于所述模擬帶粘滯阻尼器結構模型模塊，在復數空間上 進行運算得到附加阻尼比算法；
[0034] 最大附加阻尼比運算模塊，對所述附加阻尼比運算模塊的附加阻尼比算法的倒數 進行求導和求極小值，得到最大附加阻尼比算法；
[0035] 計算模塊，通過所述最大附加阻尼比算法計算得到最大阻尼比。
[0036] 在一實施例中，還包括所述附加阻尼比算法為：
[0037] ζ = Κ22Κ3/2/ [ΙΚ/+Κ32 (l+ig ]，其中，K3= C ω，c為阻尼系數，ω為頻率。
[0038] 在一實施例中，所述最大附加阻尼比算法為：ζmax=Ki/2Ke，其中，Ki為所述標 準三維固體模型的復剛度的虛部，Ke為所述標準三維固體模型的復剛度。
[0039] 在一實施例中，還包括：預設模塊，預設減震目標值；粘滯阻尼器位置運算模塊， 所述附加最大阻尼比與所述減震目標值相比較，獲得粘滯阻尼器設置的位置。
[0040] 在一實施例中，所述粘滯阻尼器位置運算模塊包括：
[0041] 自振周期運算單元，獲取標準三維固體模型的基本自振周期T1;
[0042] 模擬自振周期運算單元，將用于安裝粘滯阻尼器的位置利用剛性桿連接起來，然 后再計算模擬帶粘滯阻尼器結構模型的基本自振周期Τ2;
[0043] 計算單元，根據a=IVT2和所述最大阻尼比ζ max=(a 2_l)/4/a計算出該位置 設置粘滯阻尼器所能給結構附加的最大阻尼比；
[0044] 比較單元，所述附加的最大阻尼比與所述減震目標值相比較，判斷所述附加的最 大阻尼比是否達到所述預設減震目標值，是則獲得粘滯阻尼器設置的位置。
[0045] 由上述技術方案可知，本發明的優點和積極效果在于：
[0046] 采用本方案的施加粘滯阻尼器高層結構的模擬方法和系統，能夠明顯減少誤差， 滿足工程精度的要求，而不需要真正的施加粘滯阻尼器在高層建筑結構中試算。
[0047] 另外，該方案可以快速、便捷且準確的確定施加粘滯阻尼器的位置。
【附圖說明】
[0048] 圖1是單自由度簡化模型的示意圖；
[0049] 圖2是一實施例中的標準三維固體模型的示意圖；
[0050] 圖3是一實施例中的模擬帶粘滯阻尼器結構模型的示意圖；
[0051] 圖4是一實施例中施加粘滯阻尼器高層結構的模擬方法的流程圖；
[0052] 圖5是另一實施例中施加粘滯阻尼器高層結構的模擬方法的流程圖；
[0053] 圖6是圖5中步驟S70的具體流程圖；
[0054] 圖7是A棟模型圖；
[0055] 圖8是另一角度的A棟模型圖；
[0056] 圖9是A棟內筒支撐立面圖；
[0057] 圖10是A棟的頂部區域施加粘滯阻尼器的放大示意圖；
[0058] 圖11是A棟的底部區域施加粘滯阻尼器的放大示意圖；
[0059] 圖12是A棟施加粘滯阻尼器的立面顯示圖；
[0060] 圖13是施加天然波L0142主方向的波形圖；
[0061] 圖14是施加天然波L0142次方向的波形圖；
[0062] 圖15是施加天然波L0142擬合譜同安評及規范譜比較圖；
[0063] 圖16是X向樓層最大層間位移角曲線對比圖；
[0064] 圖17是Y向樓層最大層間位移角曲線對比圖；
[0065] 圖18是X向樓層最大剪力曲線對比圖；
[0066] 圖19是Y向樓層最大剪力曲線對比圖；
[0067] 圖20是X向樓層最大傾覆力