静力弹塑性和动力弹塑性几个热点问题PPT课件

1、目 录1. 为什么要做静力或动力弹塑性分析？2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性？3. 影响分析结果的因素？4. 初始荷载要用施工阶段分析结果吗？5. Pushover分析应选择什么样的加载模式？6. 如何选取动力弹塑性的地震波？7. 用铰模型还是纤维模型？8. 要考虑楼板的弹塑性吗？第1页/共45页目 录8. 看什么结果？如何整理结果？9. 我能学会吗？需要多久能学会？10.其它几个问题-动力弹塑性分析采用显式积分还是隐式积分-计算铰特性值时用材料的设计值？标准值？极限值？-泊松比对墙单元非线性分析的影响？-墙单元在非线性分析时的剪切模量取值？-如何判断墙是否发生了剪切破坏？-分析时间问题第

2、2页/共45页目 录1. 为什么要做静力或动力弹塑性分析？第3页/共45页1.为什么要做静力或动力弹塑性分析？ 你知道自己设计的结构到底能抵抗多大的地震吗？ 你知道自己设计的结构在大震时什么地方先破坏吗？ 你知道自己设计的结构是先发生剪切破坏还是弯曲破坏？ 结构屈服后还能抵抗多大的地震力和变形？ 你用实配钢筋验算过“强剪弱弯”、“强柱弱梁”吗？ 大震下要结构要保持弹性需要多大截面和配筋？第4页/共45页目 录2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性？第5页/共45页2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？静力弹塑性的优点： 简单方便、概念清晰 计算效率高 整理结果较为容易静力弹塑性的弱点： 只适

3、合多层结构 不能准确计算出铰顺序 不能反映结构的动力特性(滞回特性)第6页/共45页2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？动力弹塑性的优点： 能够反映结构的动力特性 正确反映出铰顺序 相对准确的反映结构的实际受力状态动力弹塑性的弱点： 理论较为复杂，难于学习掌握 分析结果受地震波等参数影响较大 计算时间较长且整理结果较为繁琐第7页/共45页2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？新抗规条规定：“应应”进行弹塑性变形验算的结构如下：进行弹塑性变形验算的结构如下： 1) 8度III、IV类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架； 2) 79度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝

4、土框架结构； 3)高度大于150m的结构； 4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构； 5)采用隔震和消能减震设计的结构； “宜宜”进行弹塑性变形验算的结构如下：进行弹塑性变形验算的结构如下： 1)表所列高度范围且属于表所列竖向不规则类型的高层建筑结构； 2)7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构； 3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房； 4)高度不大于150m的其它高层钢结构。 5)不规则的地下建筑结构和地下空间综合体。第8页/共45页2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？1. 高度200m 时，应采用弹塑性时程分析法；3. 高度在150200m 时

5、，可视结构不规则程度选择静力或时程分析法。4. 高度超过300m 的结构，应由两个独立的计算，进行核； 5. 复杂结构应进行施工模拟分析，应以施工全过程完成后的内力为初始状态6. 弹塑性时程分析宜采用双向或三向地震输入7. 构件的几何尺寸、混凝土构件所配的钢筋和型钢、混合结构的钢构件应按实际情况参与计算。8. 钢筋和混凝土材料的本构关系可按现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010 的有关规定采用。9. 应考虑几何非线性影响新高规条、规定：第9页/共45页目 录3. 影响分析结果的因素？第10页/共45页3. 影响分析结果的因素？ 线性设计结果 - 不能有超筋超限的构件 荷载 - 初始荷载作

6、用下不要有屈服的构件 - Pushover：加载模式(层剪力模式) - 动力弹塑性：地震波 铰特性 - 是否采用了实配钢筋计算的？ - 如何计算的？（标准值、设计值、平均值) - 纤维的划分精度 程序非线性分析方法的收敛性 5. 人为操作失误第11页/共45页目 录4. 初始荷载要用施工阶段分析结果吗？第12页/共45页4. 初始荷载要使用施工阶段结果吗？ 选择初始荷载的目的 - 实际上要选择的是初始内力状态 - 计算初始状态基础上的地震作用效应 理论上应使用施工阶段分析的内力结果 - 考虑和不考虑施工阶段分析，内力结果相差较大 准确的施工阶段分析 - 要考虑实际的结构、荷载、边界的变化 目前

7、一般采用DL+0.5*LL （FEMA建议 0.25*LL) 第13页/共45页目 录5. Pushover分析应选择什么样的加载模式？第14页/共45页5. Pushover分析应选取什么样的加载模式？ Pushover分析的加载模式 - 静力荷载工况、等加速度、振型、层地震剪力 原则：应反映实际的地震力分布 一般选择：第一振型 - 原因：多层结构的地震力接近倒三角形，与第一振型接近 推荐：层剪力模式，对高层或不规则结构更接近实际的地震力分布 固定加载模式的理论缺陷：加载模式在分析过程中不变 第15页/共45页目 录6. 如何选取动力弹塑性的地震波？第16页/共45页6. 如何选取动力弹塑性

8、分析地震波？合理选波的三个方面 选取频谱特性Tg、持续时间满足要求的波 选取满足抗规要求的三条波(两条实际，一条人工) - 三条波平均影响系数的要求 - 三条波基底剪力的要求 合理调幅 - 用有效峰值加速度调幅 第17页/共45页目 录7. 用铰模型还是纤维模型？第18页/共45页7. 铰模型和纤维模型的优缺点？铰模型的优点 容易判断构件层面的损伤 可以考虑剪切破坏 计算效率相比纤维模型要高铰模型的缺点 不能判断截面局部的损伤 - 什么地方开裂、压碎，哪些钢筋屈服等 第19页/共45页7. 铰模型和纤维模型的优缺点？纤维模型的特点(受纤维数量、变形协调的影响) 第20页/共45页目 录8. 需

9、用考虑楼板的弹塑性吗？第21页/共45页8. 需要考虑楼板的动力弹塑性吗？理论上需要 楼板钢筋的影响 楼板刚度的变化对横向分析结果的影响 可能会影响梁、柱、墙的出铰顺序实现起来有难度 如何考虑楼板配筋 - 板的单元划分很不规则，如何找到对应位置的配筋 应力集中的影响 - 楼板与墙、连梁等连接位置在横向荷载作用下会产生应力集中 - 应力集中位置很容易过早进入塑性，这是不真实的 - 这会影响分析结果的准确性和分析的收敛性第22页/共45页目 录9. 看什么结果？如何整理结果？第23页/共45页结构大师差别化功能新流程、新技术、新设计：第三代结构设计解决方案 静力弹塑性结果静力弹塑性结果 动力弹塑性

10、结果动力弹塑性结果 结果比较结果比较第24页/共45页结构大师差别化功能新流程、新技术、新设计：第三代结构设计解决方案静力弹塑性结果静力弹塑性结果性能点位置（中震、大震）性能点位置（中震、大震）弹塑性层间位移角：看附录弹塑性层间位移角：看附录M M规定规定基底剪力：大震基底剪力：大震/ /反应谱结果的约反应谱结果的约3 3倍倍构件承载力：验算方法看附录构件承载力：验算方法看附录M M规定规定出铰类型出铰类型符合强柱弱梁、强剪弱弯要求符合强柱弱梁、强剪弱弯要求注意：注意：PushoverPushover分析不能准确获得出铰顺序分析不能准确获得出铰顺序第25页/共45页结构大师差别化功能新流程、新

11、技术、新设计：第三代结构设计解决方案动力弹塑性结果动力弹塑性结果查看最大、最小值（中震、大震）查看最大、最小值（中震、大震）弹塑性层间位移角：看附录弹塑性层间位移角：看附录M M规定规定基底剪力：大震下位反应谱结果的约基底剪力：大震下位反应谱结果的约3 3倍倍构件承载力：验算方法看附录构件承载力：验算方法看附录M M规定规定出铰顺序、出铰类型出铰顺序、出铰类型符合强柱弱梁、强剪弱弯要求符合强柱弱梁、强剪弱弯要求第26页/共45页609650.00165686420.00165515700.00091639100.001131492850.00885OK1624350.00986OK211333

12、0.00339OK静力弹塑性与动力弹塑性分析结果比较3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师第27页/共45页- - 最大层间位移角最大层间位移角191 Step静力弹塑性分析结果3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师性能点第28页/共45页12th Story211 step191 step100 step12th Story100 step150 step12th Story191 step(性能点步骤骤)12th Story211 step(极极限)150 step静力弹塑性分析结果- 各步骤框架铰状态3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师第

13、29页/共45页- 墙铰状态墙铰状态( (砼抗压破坏砼抗压破坏) )1st Story191 step砼抗压破坏等级1st Story211 step静力弹塑性分析结果3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师第30页/共45页- 墙铰状态（混凝土剪切破坏)1st Story191 step (性能点)砼砼剪切破坏等级级1st Story211 step (最终终)1st Story52 step (屈服)静力弹塑性分析结果3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师第31页/共45页- 墙铰状态（钢筋破坏墙铰状态（钢筋破坏) )9th Story191 step钢钢筋破

14、坏等级级9th Story211 step静力弹塑性分析结果3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师第32页/共45页- 层剪力、层间位移角动力弹塑性分析结果3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师第33页/共45页- - 连梁的滞回曲线连梁的滞回曲线动力弹塑性分析结果动力弹塑性分析结果3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师结构大师第34页/共45页- - 混凝土墙的应力混凝土墙的应力- -应变曲线应变曲线动力弹塑性分析结果动力弹塑性分析结果3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师结构大师第35页/共45页 延性系数延性系数(D/D1)

15、(D/D1)动力弹塑性分析结果动力弹塑性分析结果3. 多样的非线性分析结果多样的非线性分析结果结构大师结构大师第36页/共45页目 录10. 我能学会吗？需要学多久？第37页/共45页1. 静力弹塑性静力弹塑性/动力弹塑性分析数据自动生成功能动力弹塑性分析数据自动生成功能1. 1. 只需一键，就能生成所有分析数据！只需一键，就能生成所有分析数据！结构大师第38页/共45页2. 可导入实际配筋计算构件的铰特性可导入实际配筋计算构件的铰特性2. 2. 只需一键，就可导入施工图中的实际配筋后准确计算所有构件的铰特性只需一键，就可导入施工图中的实际配筋后准确计算所有构件的铰特性 绘图师中的实际配筋绘图师中的实际配筋 结构大师第39页/共45页目 录10.其它几个问题-动力弹塑性分析采用显式积分还是隐式积分显式积分优点：非线性分析容易收敛显式积分的使用：爆炸（1/1000秒）、非线性特性明显的结构建筑结构 ：隐式 积分足够（地震波时间步长0.02秒） 第40页/共45页目 录10.其它几个问题-计算铰特性值时用材料的标准值？设计值？极限值？按附录M规定一般开裂弯矩、屈服弯矩用标准值极限弯矩用极限值混凝土一般推荐用三折线铰，钢结构用双折线铰混凝土用四折线武田模型、FEMA铰时才有极限值第41页/共45页目 录10.其它几个问题-泊松比对墙单元非线性分析的影响？-墙单元在非线性