隔震支座在ANSYS中的实现方法

        隔震是高烈度地区建筑物抗震一种十分有效的手段。地震时，利用隔震支座产生较大的水平位移变形，吸收缓冲大量的地震能量，使上部结构的地震响应大幅度降低。然而在ANSYS中，并没有直接的隔震支座单元，要实现隔震支座的模拟，需要通过对隔震支座力学模型的简化，利用ANSYS中的弹簧单元进行近似模拟。

        隔震支座的力学模型可以简化为由水平两方向的非线性弹簧、粘滞阻尼器以及竖向的线性弹簧所组成。根据该简化，竖向刚度可以采用线性弹簧单元combin14进行模拟，而水平方向的刚度则可采用非线性弹簧单元combin40进行模拟。

        combin40单元可以引入双线性的强化模型、粘滞阻尼的影响。该单元的力学原理图如下：

        该单元的实常数需要输入五个参数，分别是K1(弹簧1的弹簧常数)、C(阻尼常数）、M(质量)、GAP（间隙大小）、FSLIDE(极限滑动力)、K2（弹簧2的弹簧常数）。

        隔震垫水平方向基本参数主要有：Ku（屈服前刚度）、Kd（屈服后刚度）

、Qd（屈服力）、阻尼比。根据对比相应之间的关系，则上述单元各个实常数的输入如下：

        K2=Kd，K1=Ku-Kd

        FSLIDE=Qd，GAP=0

        C为阻尼系数。

        因此，一个隔震支座由三个单元所组成，combin40（X方向）、combin40（Y方向）、combin14（Z方向），三单元不相交的各自节点约束所有自由度，交点处节点约束转动自由度（基底隔震垫），若设为层间隔震垫，则需要耦合combin14两端的转动自由度（其中一端的节点与下部结构共享）。

        某隔震支座定义典型的命令流如下：

et,3,combin14     !Z竖向弹簧
et,4,combin40     !X向弹簧
et,5,combin40     !Y向弹簧

keyopt,3,1,0
keyopt,3,2,3      !UZ自由度

keyopt,4,3,1      !UX自由度
keyopt,5,3,2      !UY自由度

r,2,1066e3        !竖向刚度
r,3,1378-541,0.33,,,,541  !横向刚度

3号实常数中各个数值表示如下：

Ku=1378、Kd=541，C=33%