东南大学丁幼亮工程结构抗震分析--时程分析法

1、研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1 1 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2 2 结构动力响应分析 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3 3 结构动力响应分析-振型叠加法 研究生

2、课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4 4 结构动力响应分析-振型叠加法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5 5 结构动力响应分析-振型叠加法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX6 6

3、结构动力响应分析-振型叠加法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX7 7 结构动力响应分析-振型叠加法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX8 8 结构动力响应分析-振型叠加法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/

4、3/10讲解：讲解：XXXX9 9 结构动力响应分析-振型叠加法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1010 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1111 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁

5、幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1212 结构动力响应分析-直接积分法 图 5 线性加速度示意 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1313 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1414 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程

6、结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1515 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1616 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1717 结构动力响应分析-直接积分法

7、 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1818 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX1919 结构动力响应分析-直接积分法 图 6 Wilson-法示意 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/1020

8、21/3/10讲解：讲解：XXXX2020 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2121 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2222 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程

9、学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2323 结构动力响应分析-直接积分法 图 7 内载荷变化t 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2424 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2525 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分

10、析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2626 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2727 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2828 结构动力响应分析-直接

11、积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX2929 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3030 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解

12、：XXXX3131 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3232 结构动力响应分析-直接积分法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3333 阻尼定义与分类 阻尼是一种能量耗散机制，它使振动随 时间减弱并最终停止。 阻尼的数值主要取决于材料、运动速度 和振动频率。 阻尼可分类如下： 粘性阻尼

13、滞后或固体材料阻尼 库仑或干摩擦阻尼 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3434 粘性阻尼 粘性阻尼一般物体在液体中运动时存在； 阻尼力与速度成正比，动力学分析应当考 虑粘性阻尼 比例常数 c 称作阻尼常数 通常用阻尼比 x （阻尼常数 c 对临界阻 尼常数 cc*的比值）表示 临界阻尼为系统出现振荡和非振荡行为临 界状态时的阻尼。 *对一个质量为 m ，频率为 w的单自由度 弹簧质量系统, cc = 2mw 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗

14、震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3535 滞后和固体材料阻尼 是材料的固有特性 在动力学分析中应该考虑 认识还不是很透彻，很难定量确定 滞后和固体材料阻尼滞后和固体材料阻尼 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3636 库仑或干摩擦阻尼 物体在干燥表面上滑动时的阻 尼； 阻尼力与表面法向接触力成正 比； 比例常数 m 就是摩擦系数； 动力学分析中一般不予考虑。 库

15、仑或干摩擦阻尼库仑或干摩擦阻尼 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3737 阻尼矩阵 在ANSYS中,阻尼是各种指定阻尼的和 )/2 ()( 11 CCKKMC NEL k k NMAT j jj m c j C M c K jm (2/) j Ck C 结构阻尼矩阵 结构质量矩阵因子 (ALPHAD) 结构质量矩阵 结构刚度矩阵因子(BETAD) 变刚度矩阵乘子 (DMPRAT) 结构刚度矩阵 对于材料j的刚度矩阵乘子 (MP,DAMP) 临界阻尼比 (

16、MP,DMPR) 单元阻尼矩阵 (单元实常数) 与频率相关的阻尼矩阵 (DMPRAT 和 MP,DAMP) 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3838 三种形式阻尼的定义方法 ANSYS 允许上述所有三种形式的阻 尼 通过规定阻尼比, Rayleigh阻尼常数 ， 或定义带有阻尼矩阵的单元，可将粘性阻尼 纳入考虑； 通过规定另一种Rayleigh 阻尼常数 可将 滞后或固体阻尼纳入考虑； 通过规定带有摩擦性能的接触表面单元和间 隙单元，可将库仑阻尼纳入考虑

17、； 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX3939 三种形式阻尼的定义方法 Rayleigh 阻尼常数 和 用作矩阵 M 和 K 的乘子来计算 C: C = M + K /2w + w/2 = 其中： w 是频率, 是阻尼比 在不能定义阻尼比 时，需使用这两个阻 尼常数 是粘度阻尼分量， 是滞后或固体或 刚度阻尼分量 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021

18、/3/10讲解：讲解：XXXX4040 三种形式阻尼的定义方法 a Alpha阻尼 亦可称作质量阻尼 只有当粘度阻尼是主要因素 时才规定此值，如在进行各 种水下物体、减震器或承受 风阻力物体的分析时 如果忽略 阻尼， 可通过 已知值（阻尼比） 和已知 频率w来计算： = 2w 因为只允许有一个值,所 以要选用最主要的响应频率 来计算 Frequency Damping Ratio 3 1 2 05 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4141 三种形式阻尼的

19、定义方法 阻尼Beta 亦可称作结构或刚度阻尼 是大多数材料的固有特性 阻尼对每一个材料进行规定（ 作为材料性质DAMP），或作为 一个单一的总值 如果忽略阻尼，可以通过已知 的（阻尼比）和已知频率w来计 算： = 2/w 选用最主要的响应频率来计算 Frequency Damping Ratio 0004 0003 0001 0002 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4242 三种形式阻尼的定义方法 定义a 和 b阻尼： 使用方程 /2w + w/2

20、= 近似地假设a和b 阻尼的 总和在频率范围w1 至 w2 之间是一个长阻尼比 x ，给出两个联立方程， 从而可以计算出a 和 b x = a/2w1 + bw1/2 x = a/2w2 + bw2/2 Frequency Damping Ratio w w1w w2 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4343 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/

21、3/10讲解：讲解：XXXX4444 3.3算法的精度 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4545 图 6.6.1 由算法产生的周期伸长 图 6.6.2 由算法产生的振幅衰减 Wilson- 法 Wilson- 法 Newmark-法 Newmark-法 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4646 地震波的选取 研究生

22、课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4747 地震波的选取 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4848 地震波的选取地震波的选取 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX4949 地震波的选取地

23、震波的选取 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5050 延性（Ductility）的定义 Paulay和Priestley的定义： 结构或构件的滞回延性，是指在抗力没有明显 下降的情况下，结构或构件所能经受的反复弹塑 性变形循环的能力。 （1）结构或构件至少能够经受住5次反复的弹塑性 变形循环，而且最大幅值可达设计容许变形值； （2）结构或构件在经历反复的弹塑性变形循环时， 抗力的下降量始终不超过最大抗力的20。（国 内常用15） 研究生课程研究生课程工程

24、结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5151 延性指标 曲率延性系数（曲率延性比） 位移延性系数（位移延性比） 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5252 曲率延性比 u y m y u 屈服曲率 极限曲率 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102

25、021/3/10讲解：讲解：XXXX5353 位移延性比 u y m 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5454 集中塑性单元模型 分布塑性单元模型 杆系模型杆系模型 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5555 集中塑性单元模型的优缺点 优点：对计算机存储容量要求较低，耗费 机时少、数值稳定 缺点：无法反映钢筋混凝土构

26、件的非弹性 变形区域具有一定的长度、而且这个塑性 区长度是随加载历史的变化而变化的这一 客观规律。 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5656 分布塑性单元模型 分段变刚度模型 曲线分布柔度模型 有限单元模型 经典刚度法单元（位移插值函数） 基于柔度法单元（内力插值函数） 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5757 中

27、震分析设计 抗规中对中震设计的内容涉及很少，仅在总则中提到“小震不坏、 中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的判断标 准和设计要求，我国目前的抗震设计是以小震为设计基础的，中震和大 震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的，但随着复 杂结构、超高超限结构越来越多，对中震的设计要求也越来越多，目前 工程界对于结构的中震设计有两种方法： 第一种按照中震弹性设计； 第二种是按照中震不屈服设计； 而这两种设计方法在MIDAS/Gen中都可以实现 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/

28、3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5858 中震分析设计 一、中震弹性设计一、中震弹性设计 结构的抗震承载力满足弹性设计要求，最大地震影响系数按表1取值， 在中震作用下，设计时可不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、 强剪弱弯调整系数），但应采用作用分项系数、材料分项系数和抗震承 载力调整系数，构件的承载力计算时材料强度采用设计值。 表1地震影响系数（为相对于小震的放大系数） 研究生课程研究生课程工程结构抗震分析工程结构抗震分析课件课件 东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院 丁幼亮丁幼亮 2021/3/102021/3/10讲解：讲解：XXXX5959 中震分析设计 1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱 主菜单荷载反应谱分析数据反应谱函数：定义中震反应谱，即在 定义相应