[发明专利]一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法

说明书

本发明属于核建筑设计技术领域，涉及一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法。所述的简化计算方法结合通用有限元程序和SSI分析程序两种有限元程序，一方面利用通用有限元程序中的超单元将建筑群中的部分结构单元装配成一个单元；另一方面，通过动力特征矩阵的格式转换，使SSI分析程序能够直接读取通用有限元程序的单元矩阵信息，并利用SSI分析程序的计算内核，进行考虑SSI效应的楼层反应谱计算。本发明的考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法能够真实、高效、快捷的考虑SSSI效应，在保证模型一致性和准确性的基础上计算结果符合实际，且计算成本低。

技术领域

本发明属于核建筑设计技术领域，涉及一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法。

背景技术

在核电厂的抗震分析中，楼层反应谱是楼层上设备振动输入的重要依据，为了反映厂址条件的复杂性及结构实际受力情形，计算分析通常需考虑土-结构相互作用(SSI效应)。结构-土-结构相互作用(SSSI效应)属于SSI效应的一个分支领域，它研究在外荷载或地震作用下，相邻建筑物间的动力反应。对于核电站这样的大型结构，各厂房体量较大，且相互毗邻，单纯的研究单个厂房的SSI效应已不能真实反映结构的动力响应，因此研究SSSI效应对研究核电厂厂房动力响应及设备响应都有重要的意义，而也正是得益于核电站的大规模建设，SSSI效应的研究得到了快速发展。

对于SSSI效应的研究，最准确的方式是在原有SSI效应的理论、实践基础上，建立建筑结构群模型，以考虑结构间的相互作用。在以往的核电厂SSSI效应研究中，除了少量试验研究以外，通常建立各厂房的集中质量杆单元进行数值模拟，它的优点是模型简单，计算速度快，但由于楼板刚化的假定，计算结构和实际结构还是有一定的差异，并且对于埋置较深的结构无法考虑其埋置效应。

建立厂房的三维模型能够解决上述缺陷，但在现有的计算机水平下，采用三维模型进行SSSI分析计算量大、耗时长，对计算机硬件和分析软件都存在挑战。为了能够准确的得到楼层反应谱，有必要研究一种能够考虑SSSI效应的计算方法，使其不仅符合实际，同时能够节省计算成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法，以能够真实、高效、快捷的考虑SSSI效应，在保证模型一致性和准确性的基础上计算结果符合实际，且计算成本低。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法，所述的简化计算方法结合通用有限元程序和SSI分析程序两种有限元程序，一方面利用通用有限元程序中的超单元将建筑群中的部分结构单元装配成一个单元，以减少模型自由度数，节省计算成本；另一方面，通过动力特征矩阵的格式转换，使SSI分析程序能够直接读取通用有限元程序的单元矩阵信息，并利用SSI分析程序的计算内核，进行考虑SSI效应的楼层反应谱计算。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法，其中所述的通用有限元程序为ANSYS软件。

ANSYS软件是目前工程界常用的集结构、流体和电磁等分析于一体的商用有限元分析软件。ANSYS软件基于有限元单元法，将构件离散化为单元，从而进行单元分析、单元集成、设置约束、计算求解。软件主要包括三部分模块：前处理模块、分析计算模块、后处理模块。本申请主要利用其前处理模块建立模型。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法，其中所述的动力特征矩阵的格式转换通过编制ANSYS软件宏命令实现。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法，其中所述的动力特征矩阵包括超单元主自由度刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种考虑SSSI效应的楼层反应谱简化计算方法，其中所述的SSI分析程序采用专用软件。