东南大学工程结构抗震分析-时程分析法

第4讲时时程分析析法§4-1弹性时程程分析法法§4-2弹塑性时时程分析析法结构动力力响应分分析结构动力力响应分分析-振型叠加法结构动力力响应分分析-振型叠加加法结构动力力响应分分析-振型叠加加法结构动力力响应分分析-振型叠加加法结构动力力响应分分析-振型叠加加法结构动力力响应分分析-振型叠加加法结构动力力响应分分析-振型叠加加法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法图5线性加速速度示意意结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法图6Wilson-θ法示意结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法图7内载荷变化结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法结构动力力响应分分析-直接积分分法阻尼定义义与分类类阻尼是一一种能量量耗散机机制，它它使振动动随时间间减弱并并最终停停止。阻尼的数数值主要要取决于于材料、、运动速速度和振振动频率率。阻尼可分分类如下下：粘性阻尼尼滞后或固固体材料料阻尼库仑或干干摩擦阻阻尼粘性阻尼尼粘性阻尼尼一般物物体在液液体中运运动时存存在；阻尼力与与速度成成正比，，动力学学分析应应当考虑虑粘性阻阻尼比例常数数c称作阻尼尼常数通常用阻阻尼比x（阻尼常数数c对临界阻阻尼常数数cc*的比值））表示临界阻尼尼为系统统出现振振荡和非非振荡行行为临界界状态时时的阻尼尼。*对一个质质量为m，频率为w的单自由由度弹簧簧质量系系统,cc=2mw滞后和固固体材料料阻尼是材料的的固有特特性在动力学学分析中中应该考考虑认识还不不是很透透彻，很很难定量量确定滞后和固固体材料料阻尼库仑或干干摩擦阻阻尼物体在干干燥表面面上滑动动时的阻阻尼；阻尼力与与表面法法向接触触力成正正比；比例常数数m就是摩擦擦系数；；动力学分分析中一一般不予予考虑。库仑或干干摩擦阻阻尼阻尼矩阵阵在ANSYS中,阻尼是各各种指定定阻尼的的和[C]a[M]bbc[K]bjm(2/W)bjx[Ck][Cx]结构阻尼尼矩阵结构质量量矩阵因因子(ALPHAD)结构质量量矩阵结构刚度度矩阵因因子(BETAD)变刚度矩矩阵乘子子(DMPRAT)结构刚度度矩阵对于材料料j的刚度矩矩阵乘子子(MP,DAMP)临界阻尼尼比(MP,DMPR)单元阻尼尼矩阵(单元实常常数)与频率相相关的阻阻尼矩阵阵(DMPRAT和MP,DAMP)三种形式式阻尼的的定义方方法ANSYS允许上述述所有三三种形式式的阻尼尼通过规定定阻尼比x,Rayleigh阻尼常数数a，或定义义带有阻尼矩阵阵的单元元，可将粘粘性阻尼尼纳入考考虑；通过规定定另一种种Rayleigh阻尼常数数b可将滞后后或固体体阻尼纳纳入考虑虑；通过规定定带有摩擦擦性能的的接触表表面单元元和间隙隙单元，可将库库仑阻尼尼纳入考考虑；三种形式阻尼尼的定义方法法Rayleigh阻尼常数a和b用作矩阵[M]和[K]的乘子来计算算[C]:[C]=a[M]+b[K]a/2w+bw/2=x其中：w是频率,x是阻尼比在不能定义阻阻尼比x时，需使用这这两个阻尼常常数a是粘度阻尼分量量，b是滞后或固体体或刚度阻尼尼分量三种形式阻尼尼的定义方法法aAlpha阻尼亦可称作质量量阻尼只有当粘度阻阻尼是主要因因素时才规定定此值，如在在进行各种水水下物体、减减震器或承受受风阻力物体体的分析时如果忽略b阻尼，a可通过已知值值x（阻尼比）和已知频率w来计算：a=2xw因为只允许有有一个a值,所以要选选用最主要的的响应频率来来计算aa=31205三种形式阻尼尼的定义方法法b阻尼Beta亦可称作结构构或刚度阻尼尼是大多数材料料的固有特性性b阻尼对每一个个材料进行规规定（作为材材料性质DAMP），，或作为一个单单一的总值如果忽略a阻尼，b可以通过已知知的x（阻尼比）和和已知频率w来计算：b=2x/w选用最主要的的响应频率来来计算bb=0004000300010002三种形式阻尼尼的定义方法法定义a和b阻尼：使用方程a/2w+bw/2=x近似地假设a和b阻尼的总和在在频率范围w1至w2之间是一个长长阻尼比x，给出两个联立立方程，从而而可以计算出出a和bx=a/2w1+bw1/2x=a/2w2+bw2/2a+bbaw1w2§3.3算法的精度§3.3算法的精度§3.4地震波的选取取§3.4地震波的选取取§3.4地震波的选取取§3.4地震波的选取取延性（Ductility）的定义Paulay和Priestley的定义：结构或构件的的滞回延性，，是指在抗力力没有明显下下降的情况下下，结构或构构件所能经受受的反复弹塑塑性变形循环环的能力。（1）结构或构件件至少能够经经受住5次反复的弹塑塑性变形循环环，而且最大大幅值可达设设计容许变形形值；（2）结构或构件件在经历反复复的弹塑性变变形循环时，，抗力的下降降量始终不超超过最大抗力力的20％。（国内常常用15％）延性指标曲率延性系数数（曲率延性性比）位移延性系数数（位移延性性比）曲率延性比屈服曲率极限曲率位移延性比集中塑性单元元模型分布塑性单元元模型杆系模型集中塑性单元元模型的优缺缺点优点：对计算算机存储容量量要求较低，，耗费机时少少、数值稳定定缺点：无法反反映钢筋混凝凝土构件的非非弹性变形区区域具有一定定的长度、而而且这个塑性性区长度是随随加载历史的的变化而变化化的这一客观观规律。分布塑性单元元模型分段变刚度模模型曲线分布柔度度模型有限单元模型型经典刚度法单单元（位移插插值函数）基于柔度法单单元（内力插插值函数）中震分析设计计《抗规》中对中震设计计的内容涉及及很少，仅在在总则中提到到“小震不坏坏、中震可修修、大震不倒倒”的抗震设设防目标，但但没有给出中中震设计的判判断标准和设设计要求，我我国目前的抗抗震设计是以以小震为设计计基础的，中中震和大震则则是通过地震震力的调整系系数和各种抗抗震构造措施施来保证的，，但随着复杂杂结构、超高高超限结构越越来越多，对对中震的设计计要求也越来来越多，目前前工程界对于于结构的中震震设计有两种种方法：第一种按照中中震弹性设计计；第二种是按照照中震不屈服服设计；而这两种设计计方法在MIDAS/Gen中都可以实现现中震分析设计计一、中震弹性性设计结构的抗震承承载力满足弹弹性设计要求求，最大地震震影响系数α按表1取值，在中震震作用下，设设计时可不考考虑地震组合合内力调整系系数（即强柱柱弱梁、强剪剪弱弯调整系系数），但应应采用作用分分项系数、材材料分项系数数和抗震承载载力调整系数数，构件的承承载力计算时时材料强度采采用设计值。。设防烈度7度7.5度8度8.5度9度小震α0.080.120.160.240.32中震α0.230.330.460.660.80大震α0.500.720.901.201.40中震放大系数β2.8752.752.8752.752.5大震放大系数β6.2565.62554.375表1地震影响系数数（β为相对于小震震的放大系数数）中震分析设计计1、在MIDAS/Gen中定义中震反反应谱主菜单》荷载》反应谱分析数数据》反应谱函数：：定义中震反反应谱，即在在定义相应的的小震反应谱谱基础上输入入放大系数β即可，β值按表1取用。中震分析设计计2、定义设计参参数时，将抗抗震等级定为为四级，即不不考虑地震组组合内力调整整系数（即强强柱弱梁、强强剪弱弯调整整系数）。主菜单》设计》钢筋混凝土构构件设计参数数》定义抗震等级级：将抗震等等级定为四级级即可。3、其它操作均均同小震设计计。中震分析设计计二、中震不屈屈服设计地震作用下的的内力按中震震进行计算，，最大地震影影响系数α按表1取值，地震作作用效应的组组合均按《高规》第5.6节进行，但分分项系数均取取1.0，计算可不考考虑地震组合合内力调整系系数（即强柱柱弱梁、强剪剪弱弯调整系系数），构件件的承载力计计算时材料的的强度取标准准植。1、在MIDAS/Gen中定义中震反反应谱内容同中震弹弹性设计。2、定义设计参参数时，将抗抗震等级定为为四级，即不不考虑地震组组合内力调整整系数（即强强柱弱梁、强强剪弱弯调整整系数）。内容同中震弹弹性