一、減震、隔震技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
相比于傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)，對(duì)于新建建筑采用減震隔震技術(shù)可以明顯提高結(jié)構(gòu)抗震安全度，對(duì)于既有建筑采用減震、隔震技術(shù)進(jìn)行抗震加固，可以減少對(duì)原結(jié)構(gòu)的改動(dòng)，簡化施工，降低造價(jià)。
我國自《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2002）起已經(jīng)增加了減震、隔震設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，2013年發(fā)布了《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》（JGJ297—2013）。2021年又發(fā)布了《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。近年來減震、隔震設(shè)計(jì)已經(jīng)比較多地應(yīng)用于新建多高層建筑和既有建筑的改造加固中。消能裝置、隔震支座也由過去的主要依賴進(jìn)口轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅渴褂脟a(chǎn)。
特別是，2021年國務(wù)院頒布實(shí)施《建設(shè)工程抗震管理?xiàng)l例》以后，對(duì)“兩區(qū)、八類”建筑提出了“震時(shí)正常使用設(shè)計(jì)”的要求，同時(shí)要求在這些建筑中采用隔震或消能減震技術(shù)。為配合《建設(shè)工程抗震管理?xiàng)l例》的實(shí)施，有關(guān)科研單位編制了配套的“震時(shí)正常使用設(shè)計(jì)導(dǎo)則”，北京、云南、河北等地也編制了消能減震方面的地方標(biāo)準(zhǔn)�？梢哉f減震、隔震技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，在未來的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將大量應(yīng)用。
二、PKPM+SAUSG減震聯(lián)合解決方案的特點(diǎn)
PKPM-JZ、PKPM-GZ和PKPM-SAUSG減隔震模塊是中國建筑科學(xué)研究院研發(fā)的設(shè)計(jì)單位廣泛使用的減震、隔震設(shè)計(jì)和分析軟件。
最新版本的PKPM-JZ實(shí)現(xiàn)了消能減震結(jié)構(gòu)的快捷建模、快速分析和性能化設(shè)計(jì)，PKPM-GZ全面實(shí)現(xiàn)了《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的復(fù)模態(tài)分析和基于中震的設(shè)計(jì)要求。PKPM-SAUSG可以準(zhǔn)確高效的完成考慮所有構(gòu)件非線性的地震響應(yīng)分析。
上述產(chǎn)品形成的整體解決方案可以提供隔震和消能減震計(jì)算中需要的各方面分析設(shè)計(jì)能力，是市面上最成熟可靠的減、隔震分析設(shè)計(jì)軟件。
PKPM-JZ和PKPM-GZ分析設(shè)計(jì)緊密結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
PKPM-JZ和PKPM-GZ的分析設(shè)計(jì)功能緊密結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，具有以下特點(diǎn)：
（1）簡明高效的輸入減震裝置和隔震支座，并能快速準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)入SAUSG中。提供了大量推薦性標(biāo)準(zhǔn)和常用廠家的減隔震裝置力學(xué)參數(shù)。
（2）快速估算和調(diào)整減震和隔震方案。PKPM-GZ提供基于復(fù)模態(tài)分析的迭代反應(yīng)譜方法，自動(dòng)生成和計(jì)算隔震和非隔震模型，從而快速給出隔震結(jié)構(gòu)的底部剪力比。PKPM-JZ實(shí)現(xiàn)了《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》給出的基于反應(yīng)譜法自動(dòng)迭代計(jì)算等效阻尼比和等效剛度功能，也可以給出基于直接積分法和FNA方法的計(jì)算結(jié)果。
（3）詳細(xì)實(shí)現(xiàn)了《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《基于保持建筑正常使用功能的抗震技術(shù)導(dǎo)則》以及云南省地方標(biāo)準(zhǔn)的性能化設(shè)計(jì)要求，自動(dòng)進(jìn)行多性能水準(zhǔn)模型的生成、計(jì)算和結(jié)果包絡(luò)。
SAUSAGE非線性分析準(zhǔn)確、可靠、高效
SAUSAGE是目前國內(nèi)僅有的真正具備與ABAQUS同樣的“精細(xì)網(wǎng)格非線性有限元”、“顯式積分算法”和“并行計(jì)算能力”三大特性，并在大量實(shí)際工程中“背靠背”對(duì)比驗(yàn)證過的非線性軟件。國際上也只有幾個(gè)大型通用非線性有限元軟件擁有類似能力。
SAUSAGE不是通用非線性有限元軟件，而是聚焦在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的非線性方法應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了大量的結(jié)構(gòu)工程專業(yè)特色需求。SAUSAGE可以無縫接力PMCAD中所有的消能器單元和連接單元，并提供了PMCAD中相似的參數(shù)化消能建模方式及更豐富的一般連接單元。
SAUSAGE采用了顯卡的GPU并行計(jì)算技術(shù)，其單機(jī)計(jì)算效率，在相同自由度下相對(duì)ABAQUS提高了5~10倍，比其他常用的粗網(wǎng)格隱式非線性軟件也要快2~3倍。SAUSAGE中進(jìn)行方便快速的動(dòng)力時(shí)程分析，可以自動(dòng)給出基于時(shí)程分析結(jié)果的結(jié)構(gòu)附加阻尼比，一般連接的滯回曲線及時(shí)程位移內(nèi)力等結(jié)果，便于設(shè)計(jì)人員對(duì)減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震驗(yàn)算及附加阻尼比計(jì)算。
三、PKPM+SAUSG減隔震產(chǎn)品使用流程
下面以某設(shè)置消能減震裝置的框架結(jié)構(gòu)為例，介紹聯(lián)合使用PKPM+SAUSG進(jìn)行減震結(jié)構(gòu)建模、分析和設(shè)計(jì)的流程。
PKPM中建立減隔、隔震模型
首先從PKPM-JZ模塊入口進(jìn)入建模程序，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)在PM中輸入非減震模型。
完成主體結(jié)構(gòu)建模后，點(diǎn)擊ribbon菜單中的消能器菜單，定義兩個(gè)主軸方向使用的消能器型號(hào)，并逐層布置到主體結(jié)構(gòu)的相應(yīng)跨。
PKPM中快速進(jìn)行方案試算和調(diào)整
進(jìn)入PKPM-JZ模塊進(jìn)行初步的方案試算，PKPM-JZ中可以自動(dòng)進(jìn)行基于反應(yīng)譜迭代的附加阻尼比計(jì)算，也可以進(jìn)行集成的快速非線性和直接積分法時(shí)程分析。通過試算，初步確定減震方案和初步的配筋。
SAUSG中進(jìn)行彈塑性分析驗(yàn)證方案
在上部Ribbon菜單中切換到SAUSG-減震模塊，如果當(dāng)前計(jì)算機(jī)尚未安裝此程序，程序會(huì)自動(dòng)鏈接到下載網(wǎng)址下載并自動(dòng)安裝到PKPM目錄下。
在已經(jīng)安裝的前提下，點(diǎn)擊SAUSG-減震，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)SAUSG-減震程序，用戶首先導(dǎo)入PKPM模型，確認(rèn)阻尼裝置參數(shù)的正確性。進(jìn)而進(jìn)行時(shí)程分析，驗(yàn)證當(dāng)前方案的減震效率，阻尼器的最大出力，附加阻尼等等信息。
PKPM中進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)和構(gòu)件設(shè)計(jì)
通過在PKPM-JZ中的試算和SAUSG中的仿真驗(yàn)證，可以確定減震裝置的基本參數(shù)和布置情況，此時(shí)可以返回PKPM進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)的計(jì)算和構(gòu)件承載力的詳細(xì)設(shè)計(jì)。PKPM-JZ支持目前常用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則，如下圖所示。
目前結(jié)構(gòu)的整體指標(biāo)控制和構(gòu)件詳細(xì)設(shè)計(jì)仍主要基于振型分解反應(yīng)譜法，此時(shí)可以選擇采用PKPM-JZ迭代確定的附加阻尼和剛度，也可以選擇讀入SAUSG計(jì)算的等效線性屬性。并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)附加阻尼考慮一定的折減系數(shù)。
特別需要指出的是，不同的地震作用水準(zhǔn)將產(chǎn)生不同的阻尼器等效剛度和等效阻尼系數(shù)，因此在性能設(shè)計(jì)的過程中，可以在PKPM-JZ中自動(dòng)生成多個(gè)性能模型，并進(jìn)行初步計(jì)算，再分別進(jìn)入中震模型和大震模型設(shè)置不同的加速度激勵(lì)進(jìn)行SAUSG計(jì)算，這樣在中震和大震的承載力計(jì)算中可以分別讀取不同的等效剛度和等效阻尼。如果SAUSG計(jì)算的等效屬性與JZ模塊接近，則也可以直接使用迭代反應(yīng)譜法結(jié)果，通過附加阻尼折減系數(shù)適當(dāng)調(diào)整。
注意，如果完成了每個(gè)模型下的SAUSG分析，則在進(jìn)行多模型配筋包絡(luò)計(jì)算時(shí)，要在是否更新模型下面選擇否，如果選是會(huì)刪除已有的SAUSG計(jì)算結(jié)果。
PKPM+SAUSG聯(lián)合應(yīng)用，目前市場上最全面可靠的減隔震一體化解決方案，可提供隔震和消能減震計(jì)算中需要的各方面分析設(shè)計(jì)能力。
