弹塑性分析输出结果解读（含实例分析）

结构时程分分析输入地震准准则和输出出结果解读读时程分析法法三要素输入地震波准则则：输入地地震波不确确定性数量量、特征要要求；2.计算模型和计算算方法：本本构关系、、屈服模型型、积分方方法、阻尼尼取值、地地震输入方方式、计算算结果摘取取；输出结果：楼层层剪力、弯弯矩、位移移分布、剪剪重比之比比、顶点位位移比(弹性/弹塑性)、损伤程度度（损伤因因子，应力力应变）、、顶点位移时时程之比(弹性/弹塑性)、周期变化。。（一）时程程法的规范范规定目的：补充计算（（5.1.2-3）。范围：高度和跨度度（5.1.2-3，5，6）。地震有效峰峰值加速度度EPA：（5.1.2-3）由αmax反算，EPA=αmax/β,统一取β=2.25。（二）输入入地震波准准则地震波数量：3组，取包络络；7组，取平均均。选波原则：按场场地类别和和地震分组组选择，平平均地震影影响系数曲曲线与规范范曲线在统统计意义上上相符，小小震和大震震地震波不不同（反应应谱Tg不同）。地震波检验：结构主向向，底部总总剪力满足足：单组65～130%，平均80～120%。有效持续时时间：Td=5倍结构基本本周期,起始峰值到结束束峰值（最最大峰值的的10%）。错误的选波波方法-Tg挑选”小“的不分场地类类别不分地震分分组（近、、远震）由一条地震震加速度记记录的反应应谱计算Tc：SA=ώPSV=（2π/TC）PSVTC=2π（PSV/SA），是确定定性的。而规范反应应谱是由统统计平均得得到，所以以Tg≠TC小震弹性输入地震波波:二组实际地地震记录和和一组人工工模拟加速速度时程（（AS735、US052和US169)楼层剪力(高振型响应应)X向Y向检验-底部剪力对比(满足规范要要求)规范谱US052US169S735-1最大值/规范谱最小值/规范谱平均值/规范谱X向30684.331527.532489.426742.687%105%98%Y向28526.126916.626380.720581.394%72%86%楼层弯矩X向Y向层间位移角角X向Y向大震弹塑性性(一)计算模型和和计算方法法本构关系屈服模型积分方法阻尼取值地震输入方方式（单向向、多向））计算结果摘摘取方式(二)输出结果层间位移角角分布(弹性/弹塑性)；顶点位移时时程(弹性/弹塑性)；底部总剪力力时程(弹性/弹塑性)；最大（拉、、压、剪））应力、应应变、损伤伤、塑性铰分布布；能量分布；；构件：核心心筒外、内内墙肢、框框架柱、梁梁、环梁、、环带带桁架架、耗耗能构构件（（连梁梁、支支撑））（三））常用用软件件AbagusPerform-3DEtabsMidasLS-DynaSausageMarc（四））常规规判断断：弹弹塑性性/弹性大震/小震地震作作用:4～7倍（烈烈度9～6）基底剪剪力3～5倍？楼层位位移（（角））3～5倍？大震弹弹塑性性/大震弹弹性顶点位位移时时程曲曲线（（结构构刚度度退化化）基底剪剪力时时程曲曲线（五））工程程案例例利科••西安安国际际金融融中心心(Abaqus)武汉恒恒隆广广场(Perform3-D)合肥恒恒大广广场(Abaqus)青岛海海天中中心T2塔楼(PKPM-Sausage,Perform3-D)九江国国际金金融中中心(Perform3-D)新疆宝宝能城城1-01#办公楼楼(Perform3-D)-BRB+连梁剪剪切型型阻尼尼器云南昆昆明恒恒隆广广场裙裙楼-软钢剪剪切型型阻尼尼耗能能墙厦门帝帝景苑苑项目目4#、5#楼(Perform3-D)-非线性性粘滞滞阻尼尼器（（墙））利科••西安安国际际金融融中心心（Abaqus）塔楼是是一栋栋以高高端写字楼楼为主的的商务务综合合体，，高度度349.7m，地地上75层层。裙房共3层，为配套套的商商业和和餐饮，裙房与与主楼楼在地地上部部分设设缝脱脱开。地下共共4层，为为配套套用房房及车车库，，地下下部分分不设设缝。。2014.09.01标准层层平面面布置置塔楼标标准层层主要要功能能为办办公。。输入地地震加加速度度时程程10s前最大大能量量楼层最最大位位移2.120mL0332.006mL033最大层层间位位移角角43~46层1/106L03340~45层1/109L033基底剪剪力-X基底剪剪力-YL033基底剪剪力（（框架/筒体）方向工况总基底剪力/N核心筒承担剪力/N外框架承担剪力/NX向L033-456XY32527456028770444837685224（11.6%）L064-678XY31228880027547260836816140（11.8%）L850-456XY36195628832337657639730856（11.0%）Y向L033-456YX31127980826509644846183308（14.8%）L064-678YX29337040025146608043189336（14.7%）L850-456YX33138806428300950448378560（14.6%）X-顶层最最大位位移时时程（（弹性性/弹塑性性）7.5s天然波波L033第9s开始进进入塑塑性X向：第第一阶阶平动动周期期为5.966s6.0sY-顶层最最大位位移时时程（（弹性性/弹塑性性）天然波波L033第9s开始进进入塑塑性7.9sY向：第第一阶阶平动动周期期为6.047s6.0sL033-地震波波输入入核心心筒外墙累累积受受压损损伤L033-地震波波输入入核心心筒外墙WALL1累积受受压损损伤加强层层之间外墙WALL1累积受受压损损伤顶部外外墙WALL1累积受压损损伤内墙累积积受压压损伤伤加强层层之间间内墙Wall3累积受受压损损伤L033-地震波波输入入核心筒筒底部加强区区外墙墙钢板板Mises应力L033-地震波波输入入核心筒筒底部加强区区内墙墙钢板板Mises应力L033-地震波波输入入外框架架柱型型钢Mises应力L033-地震波波输入入加强层层腰桁架Mises应力L033-地震波波输入入外框架梁Mises应力动力弹弹塑性性分析析结论论（2）最大大层间间位移移角：：X=1/106，Y=1/109（<1/100）。（4）连梁梁：连连梁及及洞口口处累累积受受压损损伤严严重。。（5）框架架柱：：部分分边缘缘混凝凝土压压应变变达到到0.00193<极限压应变变0.0033，混凝土土未出现现压溃溃，大大部分分混凝凝土压压应变变<0.00150；大部部分型型钢未未屈服服。（6）伸臂臂桁架架和腰腰桁架架：全全截面面平均均MISES应力最最大值值为281MPa。（7）外框梁梁全截截面平平均MISES应力最最大值值为268MPa。（1）顶点点最大大位移移：X=2.120m，Y=2.006m；（3）筒体体：顶顶部外外墙和和加强强层之之间内内墙累累积受受压损损伤严严重。。武汉恒恒隆广广场中心建建筑设设计迈进土土木结结构工工程顾顾问Perform-3DJanuary2015标准层层模型型3D图加强层层模型型3D图办公楼楼结构构体系系主体结结构体体系加强层层主体274.90m墙、柱柱、梁梁截面面尺寸寸标准层层结构构平面面图子项参数结构平面尺寸(m)72.2x47.0核心筒尺寸(m)42.5x20.5筒体外围剪力墙厚度(mm)地下三层-屋面1300~400钢管砼柱(mm)地下三层-屋面2000~1000钢框架主梁H800x600H700x400H500X400H500X300钢框架次梁HM500x300HN500x200地震波X方向比值Y方向比值人工波HLDC5002014.344.83HLDC5002024.384.58天然波No1_X4.225.16No2_X4.645.16No3_X4.143.56No4_X4.935.37No5_X4.524.65平均值4.444.68基底剪剪力比比值（（大震震/小震））大震峰峰值加加速度度为：：195cm/s²小震峰峰值加加速度度为：：28cm/s²²大震/小震=7.0小结：：1、大震震弹塑塑性时时程分分析的的层间间位移移角与与小震震、中中震弹弹性层层间位位移角角总体体趋势势一致致，且且均满满足其其相应应的规规范限限值。。2、七条条地震震波X方向层层间位位移角角最大大值为为1/255,Y方向层层间位位移角角最大大值为为1/171，低于于1/100的规范范限值值。X方向层层间位位移角角比较较Y方向层层间位位移角角比较较层间位位移角角对比比（小小震/中震/大震））大震作用下下核心心筒剪剪力墙墙剪压比比最大值值0.095<规范值值0.15说明：：图中所所标数数值为剪压比比：大震底部剪剪力墙墙剪压比比输入地地震加加速度度时程程30s以后能能量最最大小结：：1、开始始阶段段，弹弹性时时程分分析与与弹塑塑性时时程分分析的的基底底剪力力基本本一致致，曲曲线基基本重重合。。2、随着着地震震剪力力增大大，部部分构构件（（主要要为耗耗能构构件））屈服服，结结构刚刚度退退化，，结构构阻尼尼增大大，周周期变变长，，吸收收地震震剪力力减小小，弹弹塑性性时程程分析析的基基底剪剪力逐逐渐小小于弹弹性时时程。。3、随着着时间间进行行，两两者基基底剪剪力时时程曲曲线差差异越越来越越大。。基底剪剪力时时程（（弹性/弹塑性性）30s以后进进入塑塑性小结：：1、在开开始段段，弹弹性与与弹塑塑性时时程分分析的的顶点点位移移基本本一致致，曲曲线基基本重重合。。2、第35s后，结结构损损伤，，耗能能构件件屈服服，结结构刚刚度退退化，，周期期变长长，弹弹塑性性位移移变小小。3、总总的的损损伤伤程程度度为为““中中度度””，，符符合合上上述述““耗耗能能分分析析””结结果果。。顶点点位位移移时时程程（（弹性性/弹塑塑性性）30s以后后进进入入塑塑性性结构构弹弹塑塑性性耗耗能能分分析析结构构的的不不同同类类型型累累积积耗耗能能以以动能能（（蓝蓝））和应变变能能（（青青））最大大，，其其次次为为振型型阻阻尼尼耗耗能能（（橙橙）），再再次次为为塑性性耗耗能能（（红红）），所所占占比比例例为为15%左右右，，整整体体处处于于较较弱弱非非线线性性状状态态，，与与结结构构质质量量（黄黄））和刚刚度度（绿绿））相关关的的粘滞滞阻阻尼尼耗耗能能最小小。。在重重力力工工况况下下，，结结构构从从0s时程程开开始始，，动能能和应变变能能（可可恢恢复复））随随着着地地震震波波幅幅值值的的变变化化而而变变化化，，直直到到时时程程结结束束时时恢恢复复到到初初始始状状态态；；而而塑性性耗耗能能（不不可可恢恢复复的的应应变变能能））在在5s处开开始始，，随随着着时时间间不不断断增增加加，，振型型阻阻尼尼耗耗能能和粘滞滞阻阻尼尼耗耗能能也随随着着时时间间而而不不断断累累积积增增加加，，在在时时程程末末端端达达到到最最大大值值。。应变变能能（主主要要来来自自钢钢管管砼砼柱柱、、剪剪力力墙墙纤纤维维））保保持持渐渐变变，，说说明明柱柱、、墙墙基基本本保保持持抗抗弯弯不不屈屈服服状状态态；；塑性性耗耗能能（主主要要是是连连梁梁和和钢钢梁梁的的弯弯曲曲应应变变））所所占占比比例例不不大大。。大震震弹弹塑塑性性时时程程分分析析得得到到的的结结构构不不同同类类型型能能量量时时程程曲曲线线和和累累积积耗耗能能分分布布，，符符合合地地震震作作用用下下结结构构整整体体耗耗能能的的客客观观规规律律。。另另外外，，结结构构在在罕罕遇遇地地震震作作用用下下塑塑性性耗耗能能水水平平处处于于较较低低状状态态，，从从能能量量耗耗散散角角度度可可以以认认为为，，结结构构为为“中中度度损损坏坏””。不同同类类型型能能量量时时程程曲曲线线和和累累积积耗耗能能分分布布合肥肥恒恒大大广广场场塔塔楼楼美国国TT，上上海海华华东东设设计计总总院院建研研科科技技股股份份有有限限公公司司（Abaqus）2022/10/27整体体模模型型=巨型型框框架架+核心心筒+伸臂桁桁架架外围围16根巨巨柱柱7道环环带带桁架架（（7区））3道伸伸臂臂桁桁架架底部部L1~L14：钢板板剪剪力力墙墙井字字墙L1~L70：型钢钢暗暗柱柱结构构体体系系H518m，F109中高高区区平平、、剖剖面面T1=8.96sT2=8.77sT3=5.37sT4=3.10sT5=3.01sT6=2.39s计算算结结构构周周期期反应应谱谱弹弹性性层层间间位位移移角角分分布布图图(1)输入入地地震震波波-七组组反应应谱谱-5组天天然然波波反应应谱谱-2组人人工工波波(2)检验验-底部部总总剪剪力力(时程程法法/CQC)单条条主向向：：最最小小、、最最大大比比值值为为78.8%、128.0%，满足足[65%-135%]要求求。。多条条平平均均：：X、Y主向向分分别别为为107.5%、105.3%，满足足>80%要求求。。（3）楼层层剪剪力力和和弯弯矩矩分分布布X为输输入入主主方方向向Y为输输入入主主方方向向（4）层位位移移和和位位移移角角（5）顶顶点点最最大大位位移移和和层层剪剪位位移移角角X：最大大位移移1968mm，最最大大层间间位位移移角1/76，平均均1/134（