PROGRAMPROGRAMREVISION6-連接單元–具有非線性速度指數(shù)的SUNYBuffalo

本問題源于ScerandConstantinou1999一書(“SUNYBuffalo報告”)的5節(jié)。本例是一個二維三層抗彎框架，對角線位置設置有流體粘滯阻尼器，該阻尼器的力-速度特性為線性。該模型承受水平激勵，采用1940ElCentro記錄的S00E部分（參見本例后面的“記錄”部分）。將SAP2000的振型周期、層間側移率和層間力-變形關系與振動臺實驗結果進行了比較。該實驗結果記錄于SUNYBuffalo報告中。SAP2000的模型。代表各層重量（包括從屬梁柱的重量）2.39N-sec2/cmX方向。另外，為阻尼單元指定了一個小的質量，0.002N-sec2/cm。這個小的0.6，端部長度偏移如圖所示。假定將阻尼底端連接到一層和SAP2000中將這些單元的剛度設為比其它單元高幾個數(shù)量級的截面屬性。參見本例后面的“框架單元屬性”，可獲得信息。性”和“DiscussionofNonlinearDamperStiffnessUsedinSUNYBuffaloReport”，可獲得信息。 PROGRAMREVISIONPROGRAMREVISION120.510107

阻尼

第三1010101076.2剛性剛性26

數(shù)位0.6

阻尼

1076.21076.2剛性剛性261015 10152.39N-sec2/cm質量3456,7100.5它們只在X100.5

阻尼第第二第一20基首層首層首層首層 XX 7Jointsconstrainedasdiaphragm,typicalatLevels1,2,and3

1010101076.22626

Frameelementendlengthoffsets,typical.Rigid-endfactoris0.6

1076.21076.2262615 15102.39N-sec10100.5100.52020 LevelLevelLevelLevelPROGRAMPROGRAMREVISION =21,000,000N/cm2 =0.3A=9.01 =14.614cm4Av=4.42cm2A=6.61cm2I=5.95cm4Av=2.02A=13.22cm2I=11.9cm4Av=2.02cm2A=10,000cm2 =100,000cm4Av=0cm2不考慮剪切變形

線性(k與c并聯(lián)) =0 =0N-非線性(k與c串連) =2,000 =220N-sec/mmatLevel=235N-sec/mmatLevel=300N-sec/mmatLevelexp=阻尼系數(shù)按照按Sc erandConstantinou1999一書的實驗取值。參見本例后面的“SUNYBuffalo報告中采用的非線性阻尼剛度”，可獲得信息。SUNYBuffalo報告中采用的非線性阻尼剛SAP2000中用到的SUNYBuffalo報告(ScerandConstantinou1999)明顯地低估了層間位移。我們相信這個明顯的差異是由于SAP2000的SUNYBuffaloreport(ScerandConstantinou1999模型與實際實驗模型不符。我SAPSUNYBuffaloSAP模型中的非線性剛度k不合適。k100,000N/mm25,000N/mmSAP2000SUNYBuffalo模型。這些阻尼剛度大約比本例中用2000N/mm10到50倍。本節(jié)將描述為什么我們相信剛度為2,000N/mm是更合適的值。SUNYBuffalo報告給出了幾個阻尼力-速度關系。這些關系表明這些阻尼FCv05除了大約15mm/sec速度以下，力-速度關系基本是線性的。面的方程中，如果v<0，sign(v)=-1；如果v>0，sign(v)=+1；如果v=0，sign(v)=0。下圖繪出了一個阻尼的力-c220N-(sec/mm)0.5，速度指數(shù)為0.5，阻尼剛度k值為變化量。對于c=235N-(sec/mm)05和c=300N-(sec/mm)0.5的阻尼可以繪出類似的圖。c=220N-(sec/mm)^0.5,exp=0SunyBuffaloreportusedk=100,000N/mmandk=25,0000

k=100N/mmk=1000N/mmk=2000N/mmk=10000N/mm 速 用了名為Example6-007DamperStudy的模型以獲取圖像的數(shù)據(jù)。在圖中，F(xiàn)=cv0.5k取無限大的情況。k=10,000N/mmF=cv0.5線本10,000N/mmF=cv0.5即可很好地模擬阻尼器。SAP2000的SUNYBuffalo報告模型采用的k值為100,000N/mm25,000N/mm。這兩個模型與實驗中得到的阻尼特性不一致，因為它們的力-速度關系在15mm/sec速度以下從F線偏移。k2,000N/mm15mm/sec速度以下可使力-F=cv0.515mm/secF=cv0.5參見本例后面的“與阻尼剛度相關的結果敏感性研究”部分，可獲得9910個振型即可，并將振型數(shù)減少為10Ux和所有的連接單元非線性MODAL分析工況模態(tài)的線性模態(tài)時程非線性工況，該工況包括振型1、2、3中的模態(tài)阻尼。對振型1、2、3的模態(tài)時程分析分別采用2.71%、1.02%、1.04%的模態(tài)阻尼。如ScerandConstantinou1999一書所述，這些模態(tài)阻尼是由無阻尼第一振型為2.71%，對第二振型為1.02%。右圖中的實

00000 0 如rdu920loE部分。之所以進行壓縮是為了滿足振動臺實驗中用到的四分之一尺寸模型的相似性要求。文件EQ6-007.txt中提供了該記錄。該文件每行有一個加速度值，單位為g。按照0.01秒的等間距給出了加速度值。05055))(0(----所測試的SAP2000

本例的獨立結果是ScerandConstantinou1999一書的第5節(jié)61到73頁下表列出了SAP2000123中的三個層的層側移-時間關系。對其它時程分析工況也給出了類似的結5776.2cm10032376.2cm10023的位移除以非剛性1001的層間側移率。SAP2000的層0---

0---- 0----

SAP2000和實驗得到的各樓層的最大和最--------------------SAP2000的層剪力除以14,070N使其正則化。StructureStructureWeightforShearNormalization=14,070StoryHeightforDrift=76.20----0

- - - - - StoryHeightforDrift=76.2- - - tt0----

StructureStructureWeightforShearNormalization=14,070StoryHeightforDrift=81.3- - - - - SAP2000和實驗得到的各樓層的最大和最--------------kk值1,0002,000-----3,000------------k值取1000N/mm得到的結果與實驗結果的差值為+13%到+31%（大于實驗結果）。采用1000N/mm的k值將導致低阻尼（與實驗結果相比）。k3000N/mm得到的結果與實驗結果的差值為-1%到-23%（小于實驗結果）。采用3000N/mm的k值將導致高阻尼（與實驗結果相比）。k2000N/mm（本例中采用的剛度）得到的結果與實驗結果的差值為-13%到+7%（小于實驗結果）3000N/mmk值將導致高阻尼（與結果對阻尼器k值敏感的原因是阻尼器的速度基本上是+20mm/sec到-20mm/sec，除了少數(shù)峰值。在該圖中及前文“SUNYBuffalo報告中采用0----- 時間（秒計算模型文件Example6-007,Example6-