施加粘滞阻尼器高层结构的模拟方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及结构设计领域，特别涉及一种施加粘滞阻尼器高层结构的模拟方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 在结构设计领域，包括民建机构、工建结构、桥梁结构等结构设计。当上述工程结 构设计应用在地震带处，尤其是高烈度区的地震带时，高层或超高层结构的设计主要由地 震控制，传统的设计则以"抗"为主的设计方法，不仅材料用量大、造价高，而且构件截面尺 寸"傻大黑粗"，影响建筑的使用。因此，在此类建筑结构中都会施加阻尼器，例如粘（弹） 性阻尼器、流体阻尼器，施加阻尼器可以将地震中的能量消耗掉，不仅节省材料、降低造价， 而且结构尺寸较小，可以增加建筑有效使用面积。
[0003] 然而，目前《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第12. 3. 4条及其条文说明，给出了 粘滞阻尼器附加给结构的阻尼比近似估算公式：
[0004] ζcj=Tj7(4πMj)*ΦjTCcΦj= 1/2/KjXωjφjTCcΦj
[0005] 式中：ζcj-一结构第j振型上粘滞阻尼器附加的阻尼比；
[0006] Tj--结构第j振型的周期；
[0007]ωj--结构第j振型的圆频率；
[0008] Cc一一效能器产生的结构附加阻尼矩阵；
[0009] Mj--第j振型广义质量；
[0010] Kj--第j振型广义刚度；
[0011] Φj--第j振型的振型系数。
[0012] 然而上述给出的粘滞阻尼器附加给结构的阻尼比近似估算方法所得出的施加粘 滞阻尼器的最大阻尼比的误差较大，不能够满足工程精度的要求。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于减少施加粘滞阻尼器的最大阻尼比的计算误差的问题。
[0014] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0015] -种施加粘滞阻尼器高层结构的模拟方法，包括：
[0016] 建立标准三维固体模型，所述标准三维固体模型包括弹簧&、弹簧K2和弹簧K3*， 所述弹簧1(2与所述弹簧Κ3*串联后与所述弹簧1并联并共同支撑质点；
[0017] 把所述弹簧Κ3*等效变换为粘滞阻尼器，则所述标准三维固体模型变换得到模拟 带粘滞阻尼器结构模型；
[0018] 基于所述模拟带粘滞阻尼器结构模型，在复数空间上进行运算，得到附加阻尼比 算法；
[0019] 对所述附加阻尼比算法的倒数进行求导和求极小值，得到最大附加阻尼比算法；
[0020] 通过所述最大附加阻尼比算法计算得到最大阻尼比。
[0021 ] 在一实施例中，还包括：所述附加阻尼比算法为：
[0022] ζ = K22K3/2/ [IK/+K32 (VIQ ]，其中，K3= C ω，c为阻尼系数，ω为频率。
[0023] 在一实施例中，所述最大附加阻尼比算法为：ζmax=Ki/2Ke，其中，Ki为所述标 准三维固体模型的复刚度的虚部，Ke为所述标准三维固体模型的复刚度。
[0024] 在一实施例中，还包括：预设减震目标值；所述附加最大阻尼比与所述减震目标 值相比较，获得粘滞阻尼器设置的位置。
[0025] 在一实施例中，所述附加的最大阻尼比与所述减震目标值相比较，获得粘滞阻尼 器设置的位置的步骤具体为：
[0026] 获取所述标准三维固体模型的基本自振周期T1;
[0027] 将用于安装粘滞阻尼器的位置利用刚性杆连接起来，然后再计算所述模拟带粘滞 阻尼器结构模型的基本自振周期Τ2;
[0028] 根据a=V%和所述最大阻尼比Gmax=(a2_l)/4/a计算出该位置设置粘滞阻 尼器所能给结构附加的最大阻尼比；
[0029] 所述附加的最大阻尼比与所述减震目标值相比较，判断所述附加的最大阻尼比是 否达到所述预设减震目标值，是则获得粘滞阻尼器设置的位置。
[0030] 另外，还提供一种施加粘滞阻尼器高层结构的模拟系统，包括：
[0031] 标准三维固体模型模块，包括弹簧&、弹簧K2和弹簧K3*，所述弹簧K2与所述弹簧 Κ3*串联后与所述弹簧1并联并共同支撑质点；
[0032] 模拟带粘滞阻尼器结构模型模块，把所述弹簧Κ3*等效变换为粘滞阻尼器；
[0033] 附加阻尼比运算模块，基于所述模拟带粘滞阻尼器结构模型模块，在复数空间上 进行运算得到附加阻尼比算法；
[0034] 最大附加阻尼比运算模块，对所述附加阻尼比运算模块的附加阻尼比算法的倒数 进行求导和求极小值，得到最大附加阻尼比算法；
[0035] 计算模块，通过所述最大附加阻尼比算法计算得到最大阻尼比。
[0036] 在一实施例中，还包括所述附加阻尼比算法为：
[0037] ζ = Κ22Κ3/2/ [ΙΚ/+Κ32 (l+ig ]，其中，K3= C ω，c为阻尼系数，ω为频率。
[0038] 在一实施例中，所述最大附加阻尼比算法为：ζmax=Ki/2Ke，其中，Ki为所述标 准三维固体模型的复刚度的虚部，Ke为所述标准三维固体模型的复刚度。
[0039] 在一实施例中，还包括：预设模块，预设减震目标值；粘滞阻尼器位置运算模块， 所述附加最大阻尼比与所述减震目标值相比较，获得粘滞阻尼器设置的位置。
[0040] 在一实施例中，所述粘滞阻尼器位置运算模块包括：
[0041] 自振周期运算单元，获取标准三维固体模型的基本自振周期T1;
[0042] 模拟自振周期运算单元，将用于安装粘滞阻尼器的位置利用刚性杆连接起来，然 后再计算模拟带粘滞阻尼器结构模型的基本自振周期Τ2;
[0043] 计算单元，根据a=IVT2和所述最大阻尼比ζ max=(a 2_l)/4/a计算出该位置 设置粘滞阻尼器所能给结构附加的最大阻尼比；
[0044] 比较单元，所述附加的最大阻尼比与所述减震目标值相比较，判断所述附加的最 大阻尼比是否达到所述预设减震目标值，是则获得粘滞阻尼器设置的位置。
[0045] 由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：
[0046] 采用本方案的施加粘滞阻尼器高层结构的模拟方法和系统，能够明显减少误差， 满足工程精度的要求，而不需要真正的施加粘滞阻尼器在高层建筑结构中试算。
[0047] 另外，该方案可以快速、便捷且准确的确定施加粘滞阻尼器的位置。
【附图说明】
[0048] 图1是单自由度简化模型的示意图；
[0049] 图2是一实施例中的标准三维固体模型的示意图；
[0050] 图3是一实施例中的模拟带粘滞阻尼器结构模型的示意图；
[0051] 图4是一实施例中施加粘滞阻尼器高层结构的模拟方法的流程图；
[0052] 图5是另一实施例中施加粘滞阻尼器高层结构的模拟方法的流程图；
[0053] 图6是图5中步骤S70的具体流程图；
[0054] 图7是A栋模型图；
[0055] 图8是另一角度的A栋模型图；
[0056] 图9是A栋内筒支撑立面图；
[0057] 图10是A栋的顶部区域施加粘滞阻尼器的放大示意图；
[0058] 图11是A栋的底部区域施加粘滞阻尼器的放大示意图；
[0059] 图12是A栋施加粘滞阻尼器的立面显示图；
[0060] 图13是施加天然波L0142主方向的波形图；
[0061] 图14是施加天然波L0142次方向的波形图；
[0062] 图15是施加天然波L0142拟合谱同安评及规范谱比较图；
[0063] 图16是X向楼层最大层间位移角曲线对比图；
[0064] 图17是Y向楼层最大层间位移角曲线对比图；
[0065] 图18是X向楼层最大剪力曲线对比图；
[0066] 图19是Y向楼层最大剪力曲线对比图；
[0067] 图20是X向楼层最大倾覆力