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常用减震单元部门坐标轴在YJK软件中的正确设置

黄志勇

一、媒介

随着人民安全意识的加强与生涯水平的提高，位于高烈度地域的消能减震项目或隔震项目越来越多，其中减震结构是在结构中某些部位设置消能器，通过该装置产生摩擦或弹塑性（或粘弹性）滞回变形来耗散地震输入结构的能量，以减幼主体结构的地震反映，从而预防结构在遭逢大地震时不产生粉碎或倒塌
。本文就此介绍一下减震结构在YJK软件中建模过程中的一些当苦衷项
。

二、阻尼器的分类

阻尼器是以提供活动的阻力，耗减活动能量的装置，消能减震结构系统依照所选取的减震装置分歧，能够分为“速度有关型消能器”、“位移有关型消能器”以及“其它类型”
。

1.         速度有关型阻尼器：重要的工作道理是利用资料的阻尼个性来耗散地震能量（其耗能能力与阻尼器两端的相对速度大幼有关）
。由粘滞资料和粘弹性资料造成
。常用的速度有关型阻尼器蕴含：粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、以及油阻尼器
。

2.         位移有关型阻尼器:重要工作道理是利用装置的滞回变形或构件的摩擦做功来耗散地震能量（其耗能能力与阻尼器两端的相对位移大幼有关）
。由塑性变形机能好的金属资料或耐摩擦原件造成
。常用的速度有关型阻尼器蕴含金属屈服型阻尼器（如软钢阻尼器、铅阻尼器、愚笨约束支持BRB、），摩擦阻尼器等
。

3.         其它类型阻尼器:重要有调谐质量阻尼器（TMD）、调谐液体阻尼器（TLD）等
。

三、常用的几种减震单元在YJK软件中仿照当苦衷项

1.     粘滞阻尼器

粘滞阻尼器是一种速度型阻尼器，其通过阻尼器中的粘性介质（硅油）与阻尼器结构部件相互作用来耗散地震能量
。重要用于结构振动（蕴含风、地震、移动荷载和动力设备等引起的结构振动）的能量吸收与耗散
。合用于各类地震烈度区的构筑结构、设备基础等工程
。其机关如图3.1.1所示
。

图3.1.1粘滞阻尼器机关

在YJK软件中通过麦克斯韦模型（Maxwell）仿照粘滞阻尼器的力学模型
。Maxwell由两部门组成，即线性弹簧和阻尼器组成，阻尼器单元与弹簧单元串联，如图3.1.2所示
。粘滞阻尼器力学的数学表白式通常选取下式表白：

                                          图3.1.2Maxwell模型

YJK软件中界说粘滞阻尼器参数如图3.1.3所示
。其中阻尼器方向软件设置规定：当选取斜撑方式建模时，部门坐标系选取斜撑的部门坐标系表白，具体为：U1为斜撑起点至终点方向；在杆件竖直安插时，U2为整体坐标系Y轴方向，其他情况U2位于U1与整体坐标系Z轴形成的平面内，并与U1垂直
。U3凭据右手螺旋法令确定
。在YJK软件中的界说如3.1.4图所示
。

                          图3.1.3粘滞阻尼器参数界说

                         图3.1.4粘滞阻尼器衔接属性设置

2.     愚笨约束支持

愚笨约束支持又称防愚笨支持或BRB (Buckling restrained brace)，是一种位移有关型阻尼器
。愚笨约束支持通常由3部门组成，即主题单元、约束单元及滑动机造单元（如图3.2.1所示），其中主题单元即芯材，又称为主受力单元，是构件中重要的受力元件，由特定强度的钢板造成
。常见的截面大局为十字形、T形、双T形和一字形等，别离合用于分歧的刚度要求和耗能需要
。约束单元又称侧向支持单元，掌管提供约束机造，以预防主题单元受轴压时产生整体或部门愚笨
。比力常见的约束大局为钢管填充混凝土或纯钢型结构约束
；斓ピ殖莆巡愕ピ，是在主题单元与约束单元间提供滑动的界面，使支持在受拉和受压时尽可能有类似的力学机能，预防主题单元因受压膨胀后与约束单元间产生摩擦力而造成轴压力的大量增长，这种滑动单元通常是由一些无粘结资料造作而成的
。

                      图3.2.1a愚笨约束支持实物图

                         图3.2.1b愚笨约束支持组成道理

图3.2.1c愚笨约束支持常见的芯材截面大局

由于防愚笨约束支持设计时仅必要思考轴心力的作用，故在YJK软件中界说其参数只必要选择轴向(U1)方向的属性进行填写即可，如下图3.2.2所示
。

图3.2.2 BRB愚笨约束支持参数界说

3.     金属软钢阻尼器

金属软钢阻尼器是一种位移有关型阻尼器，重要的耗能道理是通过阻尼器两端的相对位移来耗散输入的地震能量
。通常项目中利用最多的是剪切型软钢阻尼器和弯曲型软钢阻尼器
。其机关重要由中央的腹板以及两侧（或高低）的翼缘组成（如图3.3.1）
。由于其有较高的强度、刚度和优越的耗能能力，并且滞回曲线状态比力鼓满，机能比力不变，利用领域相对比力广
。

       图3.3.1a剪切型软钢阻尼器              图3.3.1b弯曲型软钢阻尼器

在YJK软件中能够通过Wen单元仿照软钢消能器，其非线性力与变形的关系式如下：

其中：

K：初始弹性刚度；

yield：屈服力；

ratio：为指定的屈服后刚杜纂初始弹性刚度（k）的比值；

Z：为一个内部滞后变量，按下式推算：

exp：屈服指数，屈服指数越大，屈服斜率越陡，如图3.3.2
。

图3.3.2 Wen 单元塑性属性参数的界说

YJK软件中界说Wen单元参数如图3.3.3所示
。其中阻尼器方向设置规定为：对于竖向墙板式建模的阻尼器（图3.3.4），U2 对应整体坐标轴Y轴 , U3 对应整体坐标轴 X轴，对于按斜杆建模的连梁阻尼器（图3.3.5），剪切方向均沿整体坐标系Z轴，对应阻尼器单元的部门坐标系U2向
。

                       图3.3.3  Wen单元阻尼器参数界说

                                                                                      图3.3.4 墙板式阻尼器在YJK软件中属性赋予

                       图3.3.5 连梁阻尼器在YJK软件中属性赋予

四、总结

阻尼器参数界说时，所选的方向应与阻尼器的耗能方向一致
。方向界说谬误直接影响阻尼器的耗能，设计时应引起把稳
。对于墙板式衔接的阻尼器，不论是速度型的粘滞阻尼器还是位移型的软钢阻尼器，阻尼器界说方向一致，U2对应整体坐标轴Y轴,U3对应整体坐标轴X轴；对于连梁金属剪切型阻尼器，剪切方向均沿整体坐标系Z轴，对应阻尼器单元的部门坐标系U2向；对于BRB愚笨约束支持，只必要界说单元部门坐标轴U1方向的属性即可
。