EDAUSH建筑结构大震下弹塑性

建筑结构大震下弹塑性分析弹塑性分析目的、意义弹塑性分析方法弹塑性分析的具体实现弹塑性分析目的、意义三水准设防中的“大震不倒”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：

计算薄弱层位移反应和变形能力；通过改善结构均匀性和加强薄弱层使得层间位移角满足限值要求。弹塑性分析的规范规定《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《高层混凝土结构技术规程》JGJ3-2002《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98《建筑抗震设计规范》3.4.3条竖向不规则结构应（宜）进行弹塑性变形分析3.6.2条弹塑性分析可以根据具体情况采用 弹塑性静力、时程、简化方法5.5.2条何种结构需要进行弹塑性变形验算5.5.3条弹塑性变形验算方法5.5.4条弹塑性分析的简化方法5.5.5条弹塑性层间位移角限值应进行弹塑性变形验算的结构1)8度3、4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的钢筋混凝土框架结构3)高度大于150m的钢结构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进行弹塑性变形验算的结构1)表5.1.21所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构2)7度3、4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的高层钢结构《高层混凝土结构技术规程》4.6.4条,4.6.5条,5.1.13条，4.6.4条有具体规定基本遵从于《建筑抗震设计规范》《高层民用建筑钢结构技术规程》5.3.6条～5.3.10条,5.4.4条，5.5.3条有具体规定有层间侧移延性比规定弹塑性分析方法动力弹塑性（时程）分析方法静力弹塑性分析方法简化弹塑性分析方法简化弹塑塑性分析析方法及及局限性性适应范围围小薄弱层确确定不准准确弹塑性层层间位移移为估算算结果动力弹塑塑性分析析方法理论基础础较扎实实的一种种方法适用范围围较为广广泛对使用者者要求较较高计算时间间相对较较大EPDA中已经实实现动力弹塑塑性分析析原理单元模型型梁、杆、、柱、撑撑采用纤纤维束模模型剪力墙采采用弹塑塑性壳单单元方程解法法PCG解线性方方程多种解动动力微分分方程方方法多种解非非线性方方程方法法接力SATWE、PMSAP程序，适适用的结结构类型型广泛动力弹塑塑性分析析方法示示意图静力弹塑塑性分析析方法较动力弹弹塑性分分析方法法可一定定程度节节省计算算时间与动力弹弹塑性分分析方法法互为补补充PUSH中已经实实现静力弹塑塑性分析析原理较为先进进的单元元类型先进的弧弧长法加加载策略略非线性方方程叠代代方法的的多种选选择波前法解解线性方方程病态方程程的特殊殊解法处处理接力SATWE程序，适适应的结结构类型型广泛静力弹塑塑性分析析方法示示意图“一体化软软件”实现弹塑性静静、动力力分析EPDA/PUSH软件特点点“静力分析析”与“动力分析析”相结合合“简单易用用”与“广泛适用用”相结合合“计算效率率”与“计算准确确”相结合合“初级用户户”与“高端用户户”相结合合动力弹塑塑性分析析软件EPDA实现十分容易易的形成成弹塑性性分析模模型，避免烦杂杂的建模模工作EPDA/PUSH软件工程程应用弹塑性分分析并非高不不可攀，，可以简简单易用用近几年每年几十十个的实际工工程应用用用户反应应良好，，一旦掌握握，反复复使用弹塑性分分析可以以量化反反映结构构抵御罕遇遇地地震的性性能实例一、、五棵松松体育场场（2008奥运会篮篮球馆））16.2。弹塑性动动力分析析软件EPDA工程实例例实例二、、2008奥运会国国家主体体育场看看台实例三、、2008奥运会国国家主体体育场罩罩棚（鸟鸟巢）实例四、、某高层层混凝土土结构实例五、、某大体体量超高高层混凝凝土结构构实例六、、某高层层加固工工程实例七、、CCTV新址方便的实实现大型型复杂结结构从复杂空间间建模、弹性阶段段设计到弹塑性分分析工作实例八、隔震结构构分析通过隔震单元元的隔震作作用，显显著降低低罕遇地地震下结结构响应应EPDA/PUSH软件正确性验证与ANSYS、ABAQUS等权威非线性分析析软件进行了静力、动力弹塑性性分析的充分验证实例一、简单钢框框架分析简单的钢框架，高度非线性检验的整体程序框框架，包括非线性迭代、静动力解法、纤维束梁单元，非线性本构关系等核心计算程序算例二、9层钢框框架模型实例三、钢筋混凝土小框架架验证了混凝土非线线性本构关系，纤纤维束混凝土梁、、柱单元动力弹塑性分析EPDA与ABAQUS结果对比实例四、多层钢筋混凝土框框架动力弹塑性分析EPDA与ABAQUS结果对比实例五、单榀钢筋混凝土剪剪力墙第一次开裂时，剪剪力墙受拉裂缝EPDA与ABAQUS情况动力弹塑性分析EPDA与ABAQUS结果对比实例六、单榀钢筋混凝土开开洞剪力墙动力弹塑性分析EPDA与ABAQUS结果对比第一次开裂时，剪剪力墙受拉裂缝EPDA与ABAQUS对比静力弹塑性分析软软件PUSH实现实例一、某高层混混凝土结构15.3。弹塑性静力分析软软件PUSH工程实例实例二、某高层钢钢结构算例一、单层钢框框架模型15.4。弹塑性静力分析软软件PUSH工程实例算例二、9层钢框框架模型实例三、钢筋混凝土小框架架验证了混凝土非线线性本构关系，纤纤维束混凝土梁、、柱单元静力弹塑性分析PUSH与ABAQUS结果对比实例四、多层钢筋混凝土框框架静力弹塑性分析PUSH与ABAQUS结果对比17.1。弹塑性性位移角控制17.2。结构薄薄弱部位的判断17.3。结构的的抗倒塌验算17.4。大震下下结构抗震性能的的整体评估17.5。弹塑性分析结果的的讨论17。罕遇地震下结构性性能的评估1。结构各层弹塑性最最大位移、位移角角，平均位移、位位移角；2。最大变形时刻刻的结构整体位移移、位移角曲线；；3。对于高层尤其其是超高层结构应应考察有害位移、、有害层间位移角角，有害位移是结结构真正的变形位位移，对高层结构构最大有害层间位位移与最大层间位位移往往差异较大大，分布也不同；；4。目前抗震规范范仍然以层间位移移角给出判断指标标，所以弹塑性位位移控制仍以规范范为准。17.1。弹塑性位移角控制制1。最大层间位移移、最大有害层间间位移所在的楼层层；2。层间位移、有有害层间位移超过过规范限值的楼层层；3。结构构件塑性性铰、剪力墙破坏坏点比较集中的部部位；4。结构局部变形形较大的部位；5。结构弹塑性反反应力突变的部位位。17.2。结构薄弱部位的判判断薄弱层薄弱部位1。需求谱曲线（周期期-影响系数曲线线）——结构在静力推推覆分析过程中，，随着结构的破坏坏、结构阻尼的增增加、结构自振周周期的变化，反映映出结构在设计烈烈度大震下的弹塑塑性最大水平地震震影响系数曲线。。该曲线综合反映映了结构弹塑性变变形过程中地震作作用变化的情况。。2。能力曲线（周期-加速度曲线）——基于等效单质质点体系综合统计计出的结构周期加加速度曲线。随着着结构进入弹塑性性状态，结构的自自振周期、顶点加加速度反应也发生生变化，当该曲线线穿过需求普曲线线时，说明结构能能够抵抗设计烈度度的大震，否则就就认为不能抵抗设设计烈度的大震情情况。越早穿过需需求普曲线，说明明结构抵抗大震的的能力越强，当曲曲线趋于水平时，，说明结构接近破破坏、倒塌；17.3。结构抗倒塌验算3。周期-最大层间位位移曲线——基于等效单质质点体系综合统计计出的结构周期顶顶点位移曲线。随随着结构进入弹塑塑性状态，结构的的自振周期、顶点点位移反应也发生生变化，竖向连接接需求谱与能力谱谱曲线的交点，则则该点的层间位移移值可以理解为抵抵抗设计烈度大震震时的结构弹塑性性层间位移，也可可以把该点的层间间位移与规范限值值比较，比规范小小则满足设计要求求，反之则认为不不满足设计要求。。周期-影响系数曲曲线需求谱曲线周期-最大位移角角曲线周期-加速度曲线线能力曲线T影响系数1/105等效单自由度体系系验算曲线层间位移角4。抗倒塌验算的其它它方法——弹塑性分析可可以按设定的方式式考虑结构的倒塌塌机制。如下图所所示，当结构由于于外部原因，在局局部失去支撑，此此时分析结构的现现状。1。弹塑性层间位位移、位移角的控控制；2。结构大震下的的薄弱部位的判断断；3。结构抗倒塌验验算；4。结构大震下的的整体变形能力，，即最大变形；5。结构大震下变变形、反应力的突突变分析；6。局部变形分析析；7。静力推覆的最最大承载力分析；；8。时程分析的各各时刻结构变形、、杆件塑性铰分析析；9。各时刻杆件塑塑性铰、剪力墙破破坏点分布的分析析；10。结构关键部部位、削弱部位的的弹塑性反应分析析。17.4。大震下结构整体性性能的评估1。弹塑性动力时时程分析时，其弹弹塑性地震波应尽尽可能与建筑物所所在地接近，如上上海市专门颁布了了专用于本地区的的两条弹塑性地震震波；2。弹塑性分析所所采用构件（梁、、板、柱、墙）的的计算模型，不同同的计算模型，有有时计算结果会有有一定的差别；3。材料的弹塑性性模型，对不同材材料使用适合的弹弹塑性应力应变曲曲线，一般应以““混凝土规范”为为准；4。弹塑性整体计计算模型（如层模模型、平面模型、、三维模型等）、、迭代的求解方法法，也是影响弹塑塑分析结果的因素素之