《时程分析方法》PPT课件

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1、时程分析方法时程分析法概念时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。由时程分析可得到各质点随时间变化的位移、速度和加速度动力反应，并进而可计算出构件内力的时程变化关系。由于此法是对运动方程直接求解，又称直接动力分析法。直接动力分析包括确定性动力分析与非确定性动力分析两大类，即确定性动力分析中的时程分析法与非确定性分析的随机振动分析法，这里主要介绍时程分析法。《抗震规范》规定，重要的工程结构，例如：大跨桥梁，特别不规则建筑、甲类建筑，高度超出规定范围的高层建筑应采用时程分析法进行补充计算。结构弹塑性

2、时程分析方法的步骤（1）按照建筑场址的场地条件、设防烈度、震中距远近等因素，选取若干条具有不同特性的典型强震加速度时程曲线，作为设计用的地震波输入；选择地震波（2）根据结构体系的力学特性、地震反应内容要求以及计算机存储量，建立合理的结构振动模型；（3）根据结构材料特性、构件类型和受力状态，选择恰当的构件恢复力模型，并确定相应线段的刚度数值；（4）建立结构在地震作用下的振动微分方程：（5）采用逐步积分法求解振动方程．求得结构地震反应的全过程。输入地震动的选择《规范规定》：采用时程分析法时应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组

3、的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按规范给出的相应值，弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。输入地震动选择《2008桥梁抗震规范》：时程分析的最终结果，当采用3组时程波计算时，应取3组计算结果的最大值;当采用7组时程波计算时，可取7组计算结果的平均值。在E1地震作用下，线性时程的计

4、算结果不应小于反应谱计算结果的80%。输入地震动的选择输入地震动分为三种类型：1)拟建场地的实际强震记录；2)典型的强震记录；3)人工模拟地震波。输人的地震波，应优先选取与建筑所在场地的地震地质环境相近似场地上所取得的实际强震记录(加速度时程曲线)。所选用的强震记录的卓越周期应接近于建筑所在场地的自振周期，其峰值加速度宜大于100gal。此外，波的性质还应与建筑场地所需考虑的震中距相对应。－《美国规范》规定最好的办法是？数量、频谱、强度、持时全方位考虑！输入地震动的选择地震动输入对结构的地震反应影响非常大。目前的现状是，输入地震

5、动的选择大多选择为数不多的几条典型记录（如：1940年的ElCentro（NS）记录或1952年的Taft记录），国内外进行结构时程分析时所经常采用的几条实际强震记录主要有适用于I类场地的滦河波、适用于II、III类场地的El-Centrol波(1940，N-S)和Taft波（1952，E-w）、适用于IV类场地的宁河波等。结构时程分析的计算模型结构分析时均要根据结构形式、构造、受力特点、计算机容量、要求的精度等各种因素，选择既能较真实地描述结构中力－变形性质，又能使用简便的力学计算模型。这里将介绍最常用的层模型、杆模型以及有限

6、元模型。层模型视结构为悬臂杆。将结构质量集中于各楼层处，合并整个结构的竖向承重构件成一根竖向杆。用结构每层的侧移刚度代表竖向杆刚度，形成一底部嵌固的串联质点系模型即称为层模型。层模型取层为基本计算单元。采用层恢复力模型以表征地震过程中层刚度随层剪力的变化关系。层模型的基本假定：（1）建筑各层楼板在其自身平面内刚度无穷大，水平地震作用下同层各竖向构件侧向位移相同；（2）建筑刚度中心与其质量中心重合，水平地震作用下无绕竖轴扭转发生。根据结构侧向变形状况不同，层模型可分为三类．即剪切型、弯曲型与剪弯型，如图所示，若结构侧向变形主要为层

7、间剪切变形（如强梁弱柱型框架等)，则为剪切型，若结构侧向变形以弯曲变形为主（加剪力墙结构等），则为弯曲型；若结构侧向变形为剪切变形与弯曲变形综合而成（如框剪结构、强柱弱梁框架等），则为剪弯型。层模型利用层模型则可确定结构的层间剪力与层间侧移。工程实践中，层模型主要被用于检验结构在罕遇地震作用下的薄弱层位置及层间侧移是否超过允许值，并校核层剪力是否超过结构的层极限承载力。杆系模型视结构为杆件体系。取梁、柱等杆件为基本计算单元。将结构质量集中于各结点．即构成杆系模型，如下图所示。杆系模型杆系模型采用杆件恢复力模型以表征地震过程中杆单

8、元刚度随内力的变化关系，可方便考虑弹塑性阶段杆单元刚度沿杆长的变化。根据建立单元刚度矩阵时是否考虑杆单元刚度沿杆长的变化，已提出了两类杆单元刚度计算模型：集中刚度模型、分布刚度模型。集中刚度模型将杆件塑性变形集中于杆端一点处来建立单元刚度矩阵，不考虑弹塑性阶段杆