SAUSG非线性 SAUSG-Zeta 2027版本新功能——一键定义消能器为最后施工阶段

01引言

随着社会经济发展与建筑技术迭代，人们对建筑物抗震安全性与使用耐久性的要求日益严苛。《抗震工程管理条例》正式实施后，高烈度设防地区、地震重点监视防御区内的新建八类重点建筑必须采用隔震减震技术，已建成同类建筑经过充分论证后采用隔震减震改造达标。在此背景下，SAUSG-Zeta 凭借精准高效的减震结构性能化分析能力，在行业内积累了广泛用户认可与良好应用口碑。为进一步破解用户在减震模型搭建、模型计算中的痛点问题，本文重点介绍 SAUSG-Zeta2027 版本的核心新功能 —— 消能器最后施工阶段一键设置功能，助力用户简化建模流程、提升分析效率，为抗震工程设计与改造提供更便捷的技术支撑。

02阻尼器安装简介

工程中常用消能器按耗能机理分为速度型（以黏滞消能器为代表）和位移型（以金属消能器为主），二者在各类建筑结构中应用广泛。根据《建筑消能减震技术规程》JGJ 297-2013 第 8.3.4 条：现浇混凝土结构，消能部件和主体结构构件的总体安装顺序宜采用后装法进行，即主体结构施工完成后再安装消能器。不同类型的阻尼器，其安装与连接形式也有所不同。一般而言，消能器会通过连接件直接与附属构件或梁柱相连，图1为阻尼器的典型安装示意图。

(a)人字形消能支撑安装示意图

(b)粘滞型阻尼器安装

图1 阻尼器安装

主体结构施工过程中会产生临时变形（如混凝土徐变、结构沉降、安装误差导致的构件位移），若在此阶段安装阻尼器，这些变形会使阻尼器产生初始附加内力或位移：

✅ 对于黏滞阻尼器，初始位移会导致阻尼器活塞偏离中位，影响耗能行程；

✅ 对于金属屈服阻尼器，初始内力会使其提前进入屈服状态，丧失地震时的耗能能力；

✅ 主体结构竣工后，结构的徐变、沉降基本稳定，安装基准（连接节点的位置、角度）更精准，阻尼器可在无初始应力、无初始位移的理想状态下投入工作，确保其性能符合设计预期。

03定义消能器施工阶段

在SAUSG-Zeta 2027版本中新增了“将消能部件定义为最后施工步”功能，同时在模型检查功能中增加了该检查项目。若用户未预先定义施工阶段，直接执行网格划分操作，程序也会自动弹出数据检查结果提示（如图2所示）。然后根据消能器未定义为最后施工阶段的警告去设置施工顺序。具体操作为点击【设计准备】→【施工阶段】→【将消能部件定义为最后施工步】可一键将阻尼器定义为最后施工阶段，定义完成后自动会生成名为Link_Default的构件组，如图3所示。相较于旧版本需手动先将阻尼器创建为独立构件组、再在施工顺序对话框中手动设置其为最后施工阶段的繁琐流程，新版本的优化设计大幅提升了前处理工作效率。

开发此功能主要解决以下两个核心问题：

1. 若用户在前处理环节未将阻尼器定义为最后施工阶段，阻尼器会在重力荷载作用下产生初始变形，在完成动力时程非线性分析后查看阻尼器滞回曲线时，会发现曲线初始点偏离原点一定距离，给后续的数据处理工作带来不便。

2. 采用速度型阻尼器时，若未将其定义为最后施工阶段，极易导致非线性分析过程中出现计算发散的问题。

图2 数据检查结果

(a)阻尼器定义为最后施工步骤

(b)生成阻尼器构件组

图3 阻尼器施工顺序定义

04案例介绍

综上，前文已详细介绍 SAUSG-Zeta 2027 版本新增的 “一键定义消能器为最后施工阶段” 功能，以及其针对减震结构建模痛点所解决的核心问题 —— 既规避了消能器因初始变形导致的滞回曲线偏移，又避免了速度型消能器引发的非线性分析计算发散。为让广大工程师用户更直观地感知该功能在实际工程场景中的应用价值与问题解决实效，下文将通过两个典型工程案例展开详细阐述，具象化呈现功能如何落地解决实际建模与分析问题。

4.1 案例一

4.1.1 模型概况

该结构采用框架结构体系+墙板式阻尼器的减震结构，该结构总体布局呈倒L型，结构为6层，局部4层，楼层总高度23m，结构模型如图4所示。该减震结构抗震设防分类为乙类，场地类别为Ⅲ类，地震设防烈度为7度。该减震结构采用工程中常用的墙板式阻尼器，该类型可有效利用隔墙布置方式比较灵活，其中消能器采用的是速度型阻尼器，采用的Maxwell模型，阻尼器相关参数如图5所示。

图 4 减震结构模型

图 5 阻尼器定义参数

4.1.2 结果对比

为简化论述，本节仅选取人工波 RH1TG065 作用下的算例结果展开分析，重点对比两种施工阶段定义方式下，消能器滞回曲线在分析初始时刻的变形特征：其一为未将消能器定义为最后施工步的模型，其二为明确消能器作为最后施工步的模型。

图6a为未将消能器设置为最后施工步时的滞回曲线。将计算数据导出进一步分析可知，在分析初始时刻，黏滞阻尼器已产生3.6mm 的初始变形，这一现象直接导致地震时程分析的滞回曲线起点偏离坐标原点；反观图6b（定义消能器为最后施工步的结果），初始时刻黏滞阻尼器的变形量为0，未出现初始位移偏移，滞回曲线起点严格位于坐标原点。

上述对比结果表明，将消能器定义为最后施工步的建模方式更贴合工程实际：一方面，该方式可避免阻尼器在分析初始阶段即产生不合理的初始位移，防止其活塞偏离中位；另一方面，这一设置能够更精准地还原阻尼器在地震荷载作用下的真实滞回耗能行为，为减震结构的性能评估提供更可靠的计算依据。

(a)未定义最后施工步的滞回曲线

(b)定义最后施工步的滞回曲线

图6 阻尼器滞回曲线

4.2 案例二

4.2.1 模型概况

本算例中减震结构主体采用框架结构体系，共7层，总高度29m，结构模型如图7所示。该结构抗震设防分类为乙类，场地类别为Ⅱ类，地震设防烈度8度；配置37个墙板式减震组（内置速度型阻尼器），并增设10个防屈曲支撑，相关阻尼器具体参数如表1所示。

地震动输入采用 SAUSG-Zeta 软件选波工具筛选的三条地震波，其反应谱与规范谱的对比满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 要求。选取其中一条地震动用于该减震结构进行弹塑性时程。

图7 减震结构模型

表1 阻尼器属性

4.2.2 模型计算及结果问题

在采用速度型阻尼器的减震结构中，若未将阻尼器定义为最后施工阶段，极易在弹塑性时程分析中引发计算发散、中断等不稳定问题。本算例进一步探究消能器施工阶段设置对减震结构弹塑性分析计算的影响，对本次分析设计了采用两种计算方案进行对比分析：

同步施工方案：将消能器与主体结构置于同一施工阶段（即同步施工），在此基础上采用修正的中心差分法对减震结构进行弹塑性时程分析。计算启动后即出现异常中断，无法完成整个分析过程。相关报错信息可在计算模型文件的地震工况结果文件夹中，对应工况子目录下的 “模型名_Fea” 文件中追溯，具体计算发散的提示如图8所示。

图8 模型计算发散

后置施工方案：通过软件操作路径【设计准备】→【施工阶段】→【将消能部件定义为最后施工步】，一键将消能器单独定义为最后一个施工阶段，模拟工程实际中 “主体结构成型后再安装消能器” 的施工时序。采用该方案时，整个弹塑性时程分析得以顺利完成，未再出现计算中断或发散问题，且计算结果均正常。下图9为该减震结构耗能结果，由图可知阻尼器的耗能时程曲线呈现持续增长并保持稳定趋势，清晰反映出消能部件在地震动输入过程中持续发挥耗能作用，有效耗散输入结构的地震能量，从而缓解主体结构的受力负担；同时，阻尼器的滞回曲线饱满、滞回环面积大且形态稳定，表明阻尼器在往复荷载下具备稳定的耗能能力与力学性能，符合速度型阻尼器的耗能机理。

(a)能量曲线

(b)消能器滞回曲线

图9 耗能结果

上述结果不仅验证了 “将消能器设置为最后施工阶段” 这一操作对提升计算稳定性的关键作用，也表明该设置方式更贴合工程实际中 “主体结构竣工后再安装消能器” 的施工时序，可有效避免因施工阶段设置不合理引发的计算收敛问题。

05小结

SAUSG-Zeta 2027 版本新增的【一键定义消能器为最后施工阶段】功能，通过简洁的操作路径即可完成消能器最后施工阶段的定义，无需复杂手动调整。该功能不仅规避了因建模设置不当导致的计算异常，还有效简化减震结构建模流程、缩短了模型调试时间，为消能减震结构的高效设计提供了技术支撑。

SAUSG-Zeta 2027 版本即将正式发布，更多实用新功能也将陆续亮相！届时诚邀广大工程师用户下载体验，若使用过程中有任何建议或疑问，欢迎通过各种渠道随时反馈。我们将持续倾听用户需求、优化软件体验，为工程设计工作提供更高效、便捷的技术支持。

供稿丨刘建成 审稿丨侯晓武

编辑丨代新雨 责编丨刘宏琛