浅谈高层建筑结构静力弹塑性分析

《浅谈高层建筑结构静力弹塑性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浅谈高层建筑结构静力弹塑性分析摘要：现有的高层建筑结构罕遇地震分析方法冇i类分析方法是静力弹塑性分析方法。这类有其优点和不足，下面将根据对该分析方法的说明，使其更加合理发挥其优势以改进高层建筑结构罕遇地震分析的方法。关键词：高层结构；静力弹塑性分析屮图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：引言随着对地震灾害现象的认识的不断加深，计算手段的发展，结构设计人员逐渐认识到非线性分析的重要性。目前常用的非线性分析方法有一种是静力弹蜩性分析。近年来，在国内外兴起一种地震反应静力推到分析方法(Push-overAnalysis)o推倒分析方法是基于结构在预先假定的一种侧向荷载分布作用下，考虑

2、结构中的各种非线性因索，逐步增加结构的受力，直到结构达到极限位移值或结构破坏为止，可近似分析结构在地震作下的内力、变形特征、蜩性较出现的顺序和位置、薄弱环节及可能的破坏机制。这种方法比进行非线性动力时程分析来得简单，可用于近似分析结构抵御地震的能力。1、静力弹塑性分析方法静力弹塑性分析方法(Push-overAnalysis)可以花费相对较少时间和费用得到较稳定的分析结构，达到工程设计所需耍的变形验算精度，求出塑性較的位置和转角，找到结构的薄弱部位，易被设计人员接受。Push-over分析又称为"强度反应谱分析法”（即spectrumcapacitymethod）,在国外应用较早。

3、Freeman（1975年）、Saildi和Sozen[1]仃981年）等人先后对该方法进行了分析与研究。进人20世纪90年代，在Fajfar[2~3]（1996年）、Kiawinkler[4]（1997年）等人的努力下得到了进一步的发展。90年代后期该方法引人我国，并引起学者与工程师们的广泛关注。1.1Push-over分析的原理Push-over分析是通过比较结构的能力谱曲线和需求曲线得到结构在特定地震下的弹塑性位移和构件弹塑性较分布，从而评价结构的抗憲性能。其基本过程是：在结构分析模型上施加按某种方法模拟地震水平惯性力作用的侧向力并逐步单调加大，使结构从弹性阶段开始，经历开裂

4、、屈服直至倒塌破坏，从而得到结构的基地剪力一顶点位移关系曲线，然后把这一曲线转换得到等价单口山度体系的谱加速度一谱位移关系曲线，即能力谱曲线；同时，由单自由度体系的加速度反应谱并且考虑等效阻尼比转换得到谱加速度一谱位移关系曲线，即需求谱曲线；在把能力谱曲线和需求谱曲线叠加在同一坐标屮，判断结构是否具冇足够的抗震能力，确定弹塑性位移和塑性较分布等。它没有十分严格的理论依据，基木假定为：结构的响应与一等效单口山度体系相关，这意味着结构的响应仅山结构第一振型控制；在整个地震反应过程中，此振型向量保持不变。尽管这两个假定在理论上不严格，但对于响应以第一振型为主的结构的最大地震反应,已有研究

5、表明，静力弹塑性分析可以得到具有相当可靠度的结果。Push-over主要用途有［3］:结构行为分析，得到结构薄弱层、槊性较的分布等；判断结构抗震承载能力，得到结构的基底剪力一顶点位移曲线、层剪力一层间位移曲线，即结构的“能力曲线”；确定结构的目标位移；建立结构整体位移与构件局部变形间的关系，确定单个构件的强度退化对整个体系的功能的影响。1.2Push-over的特点Push-over是一种介于静力弹性分析和动力弹塑性分析Z间的方法，与常见的静力弹性分析方法相比，静力弹性分析的优点是概念清晰且计算简便。世界上公认的抗震设计原则是：在多发的“小震”作用下结构处于弹性状态；在罕遇的“大震

6、”作用下结构将进人弹槊性状态，允许结构产生一定程度的破坏其至严重的破坏，但应防止房屋倒塌［5］。因此，在对建筑结构进行震害预测时，仅仅给出弹性分析的内力与变形显然不能正确地估计结构的破坏程序，必须给出结构在地震作用下进人塑性阶段的工作性能，仅在弹性分析的基础上是做不到的。由于允许结构产生弹塑性变形,故Push-over分析能较好地反映结构进入槊性阶段的工作性能。静力弹塑性分析方法的概念，所需参数和计算结构相对明确，构件设计和配筋是否合理能够直观的判断，达到工程设计所需要的变形验算精度，求出塑性较的位置和转角，找到结构的薄弱部位，易被设计人员接受。Push-over分析的不足主要体现

7、在：目标位移的确定，水平荷载模式的确定，如何考虑高阶振型影响，可靠度理论的引入等方面。(1)确定结构的FI标位移其中一种方法:结构等效为单自由度体系之后利用弹蜩性反应谱得到。但这种方法的怵I难在于当前规范屮没有现成的弹塑性反应谱。目前，可由地震危险性分析结合非线性地震反应统计结果，得到符合结构所在场地地震特征的弹塑性反应谱；也可对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)[6]给出的弹性反应谱曲线进行修止得到弹塑性反应谱；(2)用不同的水平荷载模式会影响到Pus