静力弹塑性分析

1. 结构弹塑性反应计算方法。

静力弹塑性分析(PUSH-OVER ANALYSIS)方法也称为推覆法,是一种介于弹性分析和动力弹塑性分析之间的方法,其理论核心是“目标位移法”和“承载力谱法”。

静力弹塑性分析

计算方法

(1) 建立结构的计算模型、构件的物理参数和恢复力模型等;

(2) 计算结构在竖向荷载作用下的内力;

(3) 建立侧向荷载作用下的荷载分布形式,将地震力等效为倒三角或与第一振型等效的水平荷载模式。在结构各层的质心处,沿高度施加以上形式的水平荷载。确定其大小的原则是:水平力产生的内力与前一步计算的内力叠加后,恰好使一个或一批杆件开裂或屈服;

(4) 对于开裂或屈服的杆件,对其刚度进行修改后,再增加一级荷载,又使得一个或一批杆件开裂或屈服;

(5) 不断重复步骤(3)(4),直至结构达到某一目标位移或发生破坏,将此时的结构的变形和承载力与允许值比较,以此来判断是否满足“大震不倒”的要求。 动力弹塑性时程分析

弹塑性时程分析方法将结构作为弹塑性振动体系加以分析,直接按照地震波数据输入地面运动,通过积分运算,求得在地面加速度随时间变化期间内,结构的内力和变形随时间变化的全过程,也称为弹塑性直接动力法。

基本原理

}+[C]{D }+[K]{D}={0}[ M]{D多自由度体系在地面运动作用下的振动方程为:

} 、{D }分别为体系的水平位移、速度、加速度向量; 为地面运式中 {D}、{D

动水平加速度,[K] 、[C] 、[M]分别为体系的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵。将强震记录下来的某水平分量加速度-时间曲线划分为很小的时段,然后依次对各个时段通过振动方程进行直接积分,从而求出体系在各时刻的位移、速度和加速度,进而计算结构的内力。

式中结构整体的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵通过每个构件所赋予的单元和材料类型组装形成。动力弹塑性分析中对于材料需要考虑包括:在往复循环加载下,混凝土及钢材的滞回性能、混凝土从出现开裂直至完全压碎退出工作全过程中的刚度退化、混凝土拉压循环中强度恢复等大量非线性问题。

基本步骤

弹塑性动力分析包括以下几个步骤:

(1) 建立结构的几何模型并划分网格;

(2) 定义材料的本构关系,通过对各个构件指定相应的单元类型和材料类型确定结构的质量、刚度和阻尼矩阵;

(3) 输入适合本场地的地震波并定义模型的边界条件,开始计算;

(4) 计算完成后,对结果数据进行处理,对结构整体的可靠度做出评估。

1. 结构弹塑性反应计算方法。

静力弹塑性分析(PUSH-OVER ANALYSIS)方法也称为推覆法,是一种介于弹性分析和动力弹塑性分析之间的方法,其理论核心是“目标位移法”和“承载力谱法”。

静力弹塑性分析

计算方法

(1) 建立结构的计算模型、构件的物理参数和恢复力模型等;

(2) 计算结构在竖向荷载作用下的内力;

(3) 建立侧向荷载作用下的荷载分布形式,将地震力等效为倒三角或与第一振型等效的水平荷载模式。在结构各层的质心处,沿高度施加以上形式的水平荷载。确定其大小的原则是:水平力产生的内力与前一步计算的内力叠加后,恰好使一个或一批杆件开裂或屈服;

(4) 对于开裂或屈服的杆件,对其刚度进行修改后,再增加一级荷载,又使得一个或一批杆件开裂或屈服;

(5) 不断重复步骤(3)(4),直至结构达到某一目标位移或发生破坏,将此时的结构的变形和承载力与允许值比较,以此来判断是否满足“大震不倒”的要求。 动力弹塑性时程分析

弹塑性时程分析方法将结构作为弹塑性振动体系加以分析,直接按照地震波数据输入地面运动,通过积分运算,求得在地面加速度随时间变化期间内,结构的内力和变形随时间变化的全过程,也称为弹塑性直接动力法。

基本原理

}+[C]{D }+[K]{D}={0}[ M]{D多自由度体系在地面运动作用下的振动方程为:

} 、{D }分别为体系的水平位移、速度、加速度向量; 为地面运式中 {D}、{D

动水平加速度,[K] 、[C] 、[M]分别为体系的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵。将强震记录下来的某水平分量加速度-时间曲线划分为很小的时段,然后依次对各个时段通过振动方程进行直接积分,从而求出体系在各时刻的位移、速度和加速度,进而计算结构的内力。

式中结构整体的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵通过每个构件所赋予的单元和材料类型组装形成。动力弹塑性分析中对于材料需要考虑包括:在往复循环加载下,混凝土及钢材的滞回性能、混凝土从出现开裂直至完全压碎退出工作全过程中的刚度退化、混凝土拉压循环中强度恢复等大量非线性问题。

基本步骤

弹塑性动力分析包括以下几个步骤:

(1) 建立结构的几何模型并划分网格;

(2) 定义材料的本构关系,通过对各个构件指定相应的单元类型和材料类型确定结构的质量、刚度和阻尼矩阵;

(3) 输入适合本场地的地震波并定义模型的边界条件,开始计算;

(4) 计算完成后,对结果数据进行处理,对结构整体的可靠度做出评估。


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