建筑结构大震下弹塑性分析

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1、建筑结构大震下弹塑性分析杨志勇中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部弹塑性分析目的、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

2、.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

3、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性分析方法及局限性适应范围小薄弱层确定不准确弹塑性层间位移为估算结果动力弹

4、塑性分析方法理论基础较扎实的一种方法适用范围较为广泛对使用者要求较高计算时间相对较大EPDA中已经实现动力弹塑性分析原理单元模型梁、杆、柱、撑采用纤维束模型剪力墙采用弹塑性壳单元方程解法PCG解线性方程多种解动力微分方程方法多种解非线性方程方法接力SATWE、PMSAP程序，适用的结构类型广泛动力弹塑性分析方法示意图静力弹塑性分析方法较动力弹塑性分析方法可一定程度节省计算时间与动力弹塑性分析方法互为补充PUSH中已经实现静力弹塑性分析原理较为先进的单元类型先进的弧长法加载策略非线性方程叠代方法的多种选择波前法解线性方程病态方程的特殊解法处理接力

5、SATWE程序，适应的结构类型广泛静力弹塑性分析方法示意图“一体化软件”实现弹塑性静、动力分析EPDA/PUSH软件特点“静力分析”与“动力分析”相结合“简单易用”与“广泛适用”相结合“计算效率”与“计算准确”相结合“初级用户”与“高端用户”相结合动力弹塑性分析软件EPDA实现十分容易的形成弹塑性分析模型，避免烦杂的建模工作EPDA/PUSH软件工程应用弹塑性分析并非高不可攀，可以简单易用近几年每年几十个的实际工程应用用户反应良好，一旦掌握，反复使用弹塑性分析可以量化反映结构抵御罕遇地震的性能实例一、五棵松体育场（2008奥运会篮球馆）16.2

6、。弹塑性动力分析软件EPDA工程实例实例二、2008奥运会国家主体育场看台实例三、2008奥运会国家主体育场罩棚（鸟巢）实例四、某高层混凝土结构实例五、某大体量超高层混凝土结构实例六、某高层加固工程实例七、CCTV新址方便的实现大型复杂结构从复杂空间建模、弹性阶段设计到弹塑性分析工作实例八、隔震结构分析通过隔震单元的隔震作用，显著降低罕遇地震下结构响应EPDA/PUSH软件正确性验证与ANSYS、ABAQUS等权威非线性分析软件进行了静力、动力弹塑性分析的充分验证实例一、简单钢框架分析简单的钢框架，高度非线性检验的整体程序框架，包括非线性迭代、

7、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层钢框架模型实例三、钢筋混凝土小框架验证了混凝土非线性本构关系，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、单榀钢筋混凝土剪力墙第一次开裂时，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，剪力墙受拉裂缝EPDA与ABAQUS对比静力弹塑性分析软件PUSH实现

8、实例一、某高层混凝土结构15.3。弹塑性静力分析软件PUSH工程实例实例二、某高层钢结构算例一、单层钢框架模型15.4。弹塑性静力分析软件PUSH工程