PKPM+SAUSG聯合應用：減隔震設計一體化解決方案

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一、減震、隔震技術應用現狀

相比于傳統抗震結構，對于新建建筑采用減震隔震技術可以明顯提高結構抗震安全度，對于既有建筑采用減震、隔震技術進行抗震加固，可以減少對原結構的改動，簡化施工，降低造價。

我國自《建筑抗震設計規范》（GB50011-2002）起已經增加了減震、隔震設計的相關規定，2013年發布了《建筑消能減震技術規程》（JGJ297—2013）。2021年又發布了《建筑隔震設計標準》。近年來減震、隔震設計已經比較多地應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口轉變為大量使用國產。

特別是，2021年國務院頒布實施《建設工程抗震管理條例》以后，對“兩區、八類”建筑提出了“震時正常使用設計”的要求，同時要求在這些建筑中采用隔震或消能減震技術。為配合《建設工程抗震管理條例》的實施，有關科研單位編制了配套的“震時正常使用設計導則”，北京、云南、河北等地也編制了消能減震方面的地方標準。可以說減震、隔震技術已經日趨成熟，在未來的建筑結構設計中將大量應用。

二、PKPM+SAUSG減震聯合解決方案的特點

PKPM-JZ、PKPM-GZ和PKPM-SAUSG減隔震模塊是中國建筑科學研究院研發的設計單位廣泛使用的減震、隔震設計和分析軟件。

最新版本的PKPM-JZ實現了消能減震結構的快捷建模、快速分析和性能化設計，PKPM-GZ全面實現了《建筑隔震設計標準》的復模態分析和基于中震的設計要求。PKPM-SAUSG可以準確高效的完成考慮所有構件非線性的地震響應分析。

上述產品形成的整體解決方案可以提供隔震和消能減震計算中需要的各方面分析設計能力，是市面上最成熟可靠的減、隔震分析設計軟件。

PKPM-JZ和PKPM-GZ分析設計緊密結合現行標準規范

PKPM-JZ和PKPM-GZ的分析設計功能緊密結合現行標準規范，具有以下特點：

（1）簡明高效的輸入減震裝置和隔震支座，并能快速準確的轉入SAUSG中。提供了大量推薦性標準和常用廠家的減隔震裝置力學參數。

（2）快速估算和調整減震和隔震方案。PKPM-GZ提供基于復模態分析的迭代反應譜方法，自動生成和計算隔震和非隔震模型，從而快速給出隔震結構的底部剪力比。PKPM-JZ實現了《建筑消能減震技術規程》給出的基于反應譜法自動迭代計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方法的計算結果。

（3）詳細實現了《建筑隔震設計標準》和《基于保持建筑正常使用功能的抗震技術導則》以及云南省地方標準的性能化設計要求，自動進行多性能水準模型的生成、計算和結果包絡。

SAUSAGE非線性分析準確、可靠、高效

SAUSAGE是目前國內僅有的真正具備與ABAQUS同樣的“精細網格非線性有限元”、“顯式積分算法”和“并行計算能力”三大特性，并在大量實際工程中“背靠背”對比驗證過的非線性軟件。國際上也只有幾個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，而是聚焦在結構工程領域的非線性方法應用，實現了大量的結構工程專業特色需求。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并行計算技術，其單機計算效率，在相同自由度下相對ABAQUS提高了5~10倍，比其他常用的粗網格隱式非線性軟件也要快2~3倍。SAUSAGE中進行方便快速的動力時程分析，可以自動給出基于時程分析結果的結構附加阻尼比，一般連接的滯回曲線及時程位移內力等結果，便于設計人員對減震結構進行罕遇地震驗算及附加阻尼比計算。

三、PKPM+SAUSG減隔震產品使用流程

下面以某設置消能減震裝置的框架結構為例，介紹聯合使用PKPM+SAUSG進行減震結構建模、分析和設計的流程。

PKPM中建立減隔、隔震模型

首先從PKPM-JZ模塊入口進入建模程序，依據經驗在PM中輸入非減震模型。

完成主體結構建模后，點擊ribbon菜單中的消能器菜單，定義兩個主軸方向使用的消能器型號，并逐層布置到主體結構的相應跨。

PKPM中快速進行方案試算和調整

進入PKPM-JZ模塊進行初步的方案試算，PKPM-JZ中可以自動進行基于反應譜迭代的附加阻尼比計算，也可以進行集成的快速非線性和直接積分法時程分析。通過試算，初步確定減震方案和初步的配筋。

SAUSG中進行彈塑性分析驗證方案

在上部Ribbon菜單中切換到SAUSG-減震模塊，如果當前計算機尚未安裝此程序，程序會自動鏈接到下載網址下載并自動安裝到PKPM目錄下。

在已經安裝的前提下，點擊SAUSG-減震，會自動啟動SAUSG-減震程序，用戶首先導入PKPM模型，確認阻尼裝置參數的正確性。進而進行時程分析，驗證當前方案的減震效率，阻尼器的最大出力，附加阻尼等等信息。

PKPM中進行結構整體指標和構件設計

通過在PKPM-JZ中的試算和SAUSG中的仿真驗證，可以確定減震裝置的基本參數和布置情況，此時可以返回PKPM進行結構整體指標的計算和構件承載力的詳細設計。PKPM-JZ支持目前常用的設計標準和導則，如下圖所示。

目前結構的整體指標控制和構件詳細設計仍主要基于振型分解反應譜法，此時可以選擇采用PKPM-JZ迭代確定的附加阻尼和剛度，也可以選擇讀入SAUSG計算的等效線性屬性。并根據實際情況對附加阻尼考慮一定的折減系數。

特別需要指出的是，不同的地震作用水準將產生不同的阻尼器等效剛度和等效阻尼系數，因此在性能設計的過程中，可以在PKPM-JZ中自動生成多個性能模型，并進行初步計算，再分別進入中震模型和大震模型設置不同的加速度激勵進行SAUSG計算，這樣在中震和大震的承載力計算中可以分別讀取不同的等效剛度和等效阻尼。如果SAUSG計算的等效屬性與JZ模塊接近，則也可以直接使用迭代反應譜法結果，通過附加阻尼折減系數適當調整。

注意，如果完成了每個模型下的SAUSG分析，則在進行多模型配筋包絡計算時，要在是否更新模型下面選擇否，如果選是會刪除已有的SAUSG計算結果。