《弹塑性时程分析法》PPT课件

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1、§4弹塑性时程分析法§4弹塑性时程分析法恢复力模型双轴恢复力模型单轴恢复力模型双线型模型三线型模型曲线型模型坡顶退化双线型模型平顶退化双线型模型考虑硬化状况的坡顶三线型模型不考虑硬化状况的平顶退化三线型模型骨架曲线和标准滞回曲线§4弹塑性时程分析法（2）恢复力特性曲线（滞回曲线）：定义：恢复力：结构或构件抵抗变形的能力。恢复力特性：表示结构或构件的外力与变形的关系。曲线种类：M—ρ（曲率）曲线；M—φ（转角）曲线；P—f（位移）曲线作用：①了解结构刚度②了解承载力③了解延性（变形能力）④了解耗能能力（常指积累耗能）FX恢复力特性曲线骨架曲线§4

2、弹塑性时程分析法（3）骨架曲线定义滞回环开始卸载点的包络线，即为骨架曲线。骨架曲线的特征参数对于双线型：①弹性刚度k0；②层间屈服剪力Qy；③刚度折减系数α对于三线型：①弹性刚度k0；②层间开裂剪力Qcr；③层间屈服剪力Qy；④开裂点折线刚度k1；⑤屈服点折线刚度k2；骨架曲线双线型三线型§4弹塑性时程分析法（4）刚度退化后面的滞回环比先前的滞回环更倒向横轴（5）滞回环恢复力特性曲线形成的每一个近似封闭的环形曲线，叫做滞回环。（6）零载刚度退化规律根据滞回曲线的形状载荷载为零时所确定的切线刚度，可作为加载或卸载的刚度。根据骨架曲线、标准滞回环和

3、零载刚度退化规律，可以得出各种曲线或折线的恢复力计算模型。§4弹塑性时程分析法§4弹塑性时程分析法图4.1.1坡顶退化双线型图4.1.2平顶退化双线型§4弹塑性时程分析法4.1.1.1双线型模型§4弹塑性时程分析法2.双线型模型力学描述：§4弹塑性时程分析法§4弹塑性时程分析法§4弹塑性时程分析法§4弹塑性时程分析法对钢筋混凝土结构而言，由于有出现裂缝和逐步形成塑性区（或多个塑性阶段）的过程，一般多采用三线型模型作为恢复力模型。该模型较刚度退化二线型模型更能细致地描述钢筋混凝土结构或构件的实际恢复力特性。与刚度退化二线型模型类似，根据否考虑结构

4、或构件屈服后的硬化状况，刚度退化三线型模型可分为两类：考虑硬化状况的坡顶三线型模型和不考虑硬化状况的平顶退化三线型模型，如图4.1.3和图4.1.4所示。图4.1.3坡顶退化三线型图4.1.4平顶退化三线型4.1.1.2三线型模型§4弹塑性时程分析法1.三线型模型主要特点：三折线的第一段表示线弹性阶段，此阶段刚度为k1，点1表示开裂点。第二段折线表示开裂至屈服的阶段，此阶段刚度为k2，点2表示屈服点。第三段折线为屈服后阶段，其刚度为k3。若在开裂至屈服阶段卸载，则卸载刚度为k1。若屈服后卸载，则卸载刚度取割线02的刚度k4。中途卸载时，卸载刚度

5、取k4。12（23段）卸载至零第一次反向加载时直线指向反向开裂点（屈服点），后续反向加载时直线指向所经历过的最大位移点。图4.1.3坡顶退化三线型图4.1.4平顶退化三线型2.三线型模型数学描述：§4弹塑性时程分析法§4弹塑性时程分析法4.1.1.3曲线型模型钢筋混凝土结构典型的曲线型模型有谷资信提出的标准特征滞回曲线（NormalizedCharacteristicLoop,NCL）模型。NCL模型由骨架曲线和标准滞回曲线组成。常用的骨架曲线表达式有以下几种：式中，Qx为由材料极限强度决定的参数。§4弹塑性时程分析法从图中可以看出，NCL恢复

6、力模型的滞回曲线形状与试验结果相近，相比分段直线型恢复力模型更能准确地反映钢筋混凝土结构的恢复力特性。图4.1.5不同的A和B值代表的滞回曲线形式§4弹塑性时程分析法层模型杆系模型单分量模型双分量模型三分量模型多弹簧模型串联多质点系结构振动模型4.2结构的振动模型串联刚片系§4弹塑性时程分析法4.2.1层模型层模型以一个楼层为基本单元，用每层的刚度（层刚度）表示结构的刚度。层模型假定建筑各层楼板在其自身平面内刚度无穷大，因此可将整个结构合并为一根竖杆，并将全部建筑质量就近分别集中于各楼层楼盖处作为一个质点，考虑两个方向的水平振动，从而形成“串联

7、质点系”振动模型，如图4.2.1（a）所示。对质量与刚度明显不对称、不均匀的结构，应考虑双向水平振动和楼盖扭转的影响，此时采用“串联刚片系”振动模型考虑转动惯量I对振动的影响，如图4.2.1（b）所示。层模型一般把位移参考点设在每层的质心，其本构关系是层总体位移与层总体内力之间的关系，可以采用静力弹塑性分析法确定结构层刚度及其恢复力模型，此时一般应考虑各类杆件的弯曲、剪切和轴向变形。层模型的优点是简单、计算量较小；缺点是模型比较粗糙，不能描述结构各构件的弹塑性变形过程，不能完全满足结构抗震设计的要求。(a)串联质点系”振动模型(b)“串联刚片系

8、”振动模型§4弹塑性时程分析法4.2.2杆系模型杆系模型将钢筋混凝土梁、柱等杆件视为基本计算单元，将结构质量集中于各质点，如图4.2.2所示。杆系模型