13建筑结构大震下弹塑性分析.ppt

1、大地震作用下建筑结构的弹塑性分析，杨志勇，中国建筑科学研究院PKPM CAD工程系，弹塑性分析的目的和意义，弹塑性分析的目的和意义，三级设防“大地震失败”两阶段设计中的“第二阶段弹塑性变形验算”，强震下变形验算的基本问题：计算软弱层的位移响应和变形能力；通过改善结构均匀性和加固薄弱层，层间位移角可以满足极限要求。弹塑性分析规范，建筑抗震设计规范GB 50011-2001高层混凝土结构技术规范，JGJ 3-2002高层民用建筑钢结构技术规范，JGJ99-98建筑抗震设计规范，3.4.3竖向不规则结构应进行弹塑性变形分析，3.6.2弹塑性静力， 根据具体情况可采用时程分析法和简化法5.5.2弹塑性

2、变形需要检查的结构5.5.3弹塑性变形检查方法5.5.4弹塑性分析的简化方法5.5.5弹塑性层间位移角限值，弹塑性变形应检查的结构， 1)8度场地的水平排架和9度场地的单层钢筋混凝土柱厂房2)7-9度场地的钢筋混凝土框架结构，楼板屈服强度系数小于0.5 3)高度大于150米的钢结构4)9度场地的甲类建筑和乙类建筑的钢筋混凝土结构和钢结构5)隔震和消能设计。 适用于弹塑性变形验算的结构，1)表5.1.21所列高度范围和表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构，2)7级和8级乙级建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构，3)带底框的板柱抗震墙结构和砖房，4)高度不超过150m的高层钢结构和高层混凝土

3、结构技术规范，第4.6.4、4.6.5条。 5.1.13和4.6.4有具体规定，基本符合建筑抗震设计规范、高层民用建筑钢结构技术规程，5.3.6、5.3.10、5.4.4和5.5.3有层间侧向位移的具体规定。动力弹塑性(时程)分析法。静力弹塑性分析法简化了弹塑性分析法，简化了弹塑性分析法及其局限性，适用范围小。 软弱层决定了不准确的弹塑性层间位移作为估算结果。动力弹塑性分析方法是一种具有坚实理论基础的方法，应用范围广，对用户要求高，在EPDA已经实施，计算时间相对较长。单元模型梁、杆、柱和支撑采用纤维束模型剪力墙，采用弹塑性壳单元方程解PCG解线性方程，动力微分方程的多解和非线性方程的多解接力

4、SATWE和PMSAP程序，适用于多种结构类型，动态弹塑性分析方法和静态弹塑性分析方法的示意图。与动态弹塑性分析方法相比，它在一定程度上节省了计算时间，是对动态弹塑性分析方法的补充。已在PUSH中实现，静力弹塑性分析原理，先进的单元式，先进的弧长法，加载策略，非线性方程的迭代法，波前法求解线性方程病态方程的特殊解法，适用于多种结构类型的接力SATWE程序，静力弹塑性分析方法示意图，动力弹塑性分析软件EPDA的实现，实例1，五棵松体育馆(2008年奥运会篮球馆)，16.2。弹塑性动力分析软件EPDA工程实例，实例2，2008年奥运会国家主体育场看台，实例3，2008年奥运会国家主体育场雨棚，静力

5、弹塑性分析软件PUSH的实现，弹塑性位移角控制的结构薄弱部位的判断，结构抗倒塌验算，结构抗震性能的整体评估目前，抗震规范仍以层间位移角作为判断指标，弹塑性位移控制仍受规范约束。弹塑性位移角控制，1。最大层间位移和最大有害层间位移所在的楼层；2 .层间位移和有害层间位移超过标准限值的楼层；3 .结构构件塑性铰和剪力墙的破坏点集中；4 .结构局部变形大的部位；5 .结构弹塑性反作用力的突变。结构的弱部分的判断、弱层、弱部分，1。需求谱曲线(周期影响系数曲线)反映了静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹

6、塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力弹塑性静力该曲线综合反映了结构弹塑性变形过程中地震作用的变化。2 .能力曲线(周期-加速度曲线)基于等效单点系统综合计算的结构周期加速度曲线。随着结构进入弹塑性状态，结构顶点的自振周期和加速度响应也发生变化。当曲线通过需求曲线时，表明该结构能够抵抗设计强度的大地震；否则，认为它不能抵抗设计强度的大地震。越早越过需求曲线，建筑抵御大地震的能力就越强。当曲线趋于水平时，表明结构接近破坏和倒塌；结构抗倒塌验算。周期最大层间位移曲线是基于等效基本点系统综合计算的结构周期顶点位移曲线。随着结构进入弹塑性状态

7、，结构的自振周期和顶点位移响应也发生变化。如果需求谱和能力谱曲线的交点垂直连接，则该点的层间位移值可以理解为在设计强度较大时抵抗结构的弹塑性层间位移，也可以与规范限值进行比较。如果小于规范，则符合设计要求，否则不符合设计要求。周期-影响系数曲线需求谱曲线，周期-最大位移角曲线，周期-加速度曲线容量曲线，t，影响系数，1/105，等效单自由度系统检查曲线，层间位移角，4。抗倒塌验算的其他方法：弹塑性分析可以从一定程度上考虑结构的倒塌机理。如下图所示，当结构由于外部原因局部失去支撑时，分析结构的现状。、1 .弹塑性层间位移和位移角的控制；2 .结构地震下薄弱部位的判断；3 .结构抗倒塌验算；4 .大地震下结构的整体变形能力，即最大变形；5 .大地震作用下结构变形和反力的突变分析：6 .局部变形分析；7 .静推力最大承载能力分析：8 .结构变形和构件塑性铰分析的各个时间历程分析；9 .塑性铰和剪力墙各时刻的破坏点分布分析；10 .结构关键部位和薄弱部位的弹塑性响应分析。大地震下结构整体性能的评估，1。在弹塑性动力时程分析中，其弹塑性地震波应尽可能靠近建筑物的位置。例如，上海专门针对这一地区颁布了两条弹塑性地震