产品先容

高性能弹塑性动力时程分析AppSAUSAGE

研发背景

2009年,SAUSAGEApp由李志山博士于广州新浦京游戏建筑结构设计事务所带领早期团队开始研发,李志山博士也是国际权威非线性分析AppABAQUS显式动力分析方法在中国建筑结构设计领域应用的先驱之一。

2012年,中国建筑科学研究院建研科技股份有限企业与广州新浦京游戏建筑结构设计事务所和李志山博士共同出资,成立了广州建研数力建筑科技有限企业www.gzbrsc.com,在原有研发基础上实现了拥有完全自主常识产权的国产AppPKPM-SAUSAGE。

产品特性                                                            

PKPM-SAUSAGEApp是国内少数在建筑结构非线性计算方法先进性方面可以与国际权威非线性AppABAQUS比肩的App;并且通过实现基于GPU显卡的最新并行计算技术,在计算效率方面拥有一定的国际领先优势;在App的易用性方面更符合我国建筑结构设计师的专业深度要求,显著提高了复杂工程设计效率。

行业领先的精细化程度(最高600万自由度)

        

2.2 精细表达结构整体损伤状况

      

         混凝土结构受压损伤云图                                         加强层楼板受压损伤云图

2.3 构件抗震性能直观表达                          

             性能评价标准

            

        剪力墙性能水平                        外框架性能水平

2.4 多角度表现结构塑性发展程度

     

     结构能量耗散图                                         结构瞬态周期变化图

2.5 与国际权威非线性App结果高度一致

    

       楼层剪力                          层间位移角  

     

                                  结构损伤

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非线性优化AppSAUSAGE-Design    

SAUSAGE-DesignApp是一款建筑结构非线性优化设计工具,内嵌功能强大的SAUSAGE计算核心(用户无需另行购买SAUSAGEApp),可以与SATWE主流弹性设计App无缝对接,引领行业“从非线性分析到非线性设计”。

2017版本提供如下五个功能:(1) 连梁刚度折减系数的准确计算;(2)二道防线调整系数非线性优化;(3)非线性刚度折减性能设计方法;(4)减震结构附加阻尼比准确计算;(5)隔震结构水平减震系数的准确计算;

连梁刚度折减系数的准确计算

《建筑抗震设计规范》给出了连梁刚度折减系数的下限值,工程实践中设计人员往往会人为给定一个全楼连梁刚度折减系数,这种做法将影响结构的安全性与经济性。范重等(2015)给出了一种确定剪力墙连梁刚度折减系数的较为科学方法,即在应用弹性反应谱方法时,采用弹塑性时程分析得到的较为真实的连梁刚度折减系数和附加弹塑性阻尼比进行设计。

某剪力墙结构,高度为90.24米,地震烈度为7度(0.10g)。连梁刚度折减系数分布比较离散,介于0.5和1.0之间。由于构件进入弹塑性附加给结构的阻尼比为3.8%。

二道防线调整系数非线性优化

当结构的平面、立面比较复杂时,《抗规》给出的二道防线调整方法难以适用,经常出现调整系数过大导致框架柱无法配筋的情况。《高规》8.1.4条条文说明中指出:“对框架柱数量沿竖向变化复杂的结构设计,应专门研究框架柱剪力的调整方法。”黄吉锋等提出了一种考虑弹塑性内力重分配的二道防线调整系数计算方法,即采用非线性分析,得到结构构件刚度折减系数,通过刚度退化模型与原始模型内力对比得到二道防线调整系数。

某框架-核心筒结构, 高度为81.9米,地震烈度为8度(0.20g)

        

通过非线性分析方法得到的二道防线调整系数趋势上与规范方法比较一致,规范方法明显偏于保守,底部楼层最大调整系数接超过3。

非线性刚度折减性能设计方法

进行性能化设计时,由于无法准确估计构件刚度退化以及构件塑性耗能后附加给结构的阻尼比,因而会导致构件内力失真。肖从真等提出,可以通过非线性分析,得到不同构件在中、大震作用下的刚度折减系数和结构附加阻尼比,返回弹性设计App中进行结构性能设计。

某转换多塔结构共17层,高度为62.6米。地震烈度为7度(0.15g)。

通过SAUSAGE-Design可计算出各构件刚度折减系数和附加阻尼比。在地震动作用下,构件弹塑性附加阻尼比为3.2%,大震等效弹性分析用结构总阻尼比为8.2%。

4. 减震结构附加阻尼比准确计算

阻尼器附加阻尼比的计算是消能减震结构设计的关键点之一,《建筑抗震设计规范》给出了一种简化估算方法,该方法容易夸大阻尼器附加阻尼比,导致减震结构设计偏于不安全。李志山等提出,可以通过非线性分析,得到地震动加载过程能量变化曲线,根据阻尼器和阻尼耗能的比例关系即可确定阻尼器附加给结构的阻尼比。

某框架结构(图4-1),地震烈度为8度(0.30g)。结构中设置人字支撑位移型阻尼器。

  

采用规范算法计算得到的附加阻尼比为8.04%SAUSAGE-Design计算结果为4.09%

隔震结构减震系数的准确计算

水平减震系数法是现行规范中给出的隔震结构设计方法。周福霖院士等提出,可以采用非线性时程分析进行隔震结构设计。SAUSAGE-DesignApp对上部结构和隔震装置均考虑非线性性质,计算隔震模型与非隔震模型楼层剪力和楼层倾覆力矩最大比值,得到更加真实的隔震结构水平向减震系数。

某框架结构,地震烈度为8度(0.30g),结构底部设置隔震层。采用SAUSAGE-Design得到的水平减震系数为β=0.397。而采用反应谱分析,β= 0.505,两种方法计算结果相差21%

        

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