建筑弹塑性分析PUSHOVER.ppt

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1、静力弹塑性分析PUSHOVER的基本原理一、理论基础性能化抗震设计的概念《抗规》附录M实现抗震性能设计目标的参考方法基于位移、能量的抗震设计方法量化结构性能的指标：力、位移、能量结构损伤—截面变形—极限应变，密切相关结构在地震作用下的整体或局部位移相应量是反映结构受损程度，实现结构性能控制的重要途径—基于位移的抗震设计方法间接设计法和直接设计法（图1.2-4）基于能量的设计概念建筑结构地震弹塑性分析包括1.建筑结构的弹塑性模型2.地震作用的输入和计算静力弹塑性分析早起源于1975年Freeman等提出的能力谱方法（CapacitySpectrum

2、Method，简称CSM），用于结构抗震性能的快速评定。是指借助结构推覆分析结果确定结构弹塑性抗震性能（结构抗震性能评价）或结构弹塑性地震响应的方法。也称Pushover分析、静力推覆分析等。静力弹塑性分析的基本原理基本假定1.实际结构的地震反应与某一等效单自由度体系的反应相关。该假定表明结构的地震反应由某一振型起主要控制作用（一般认为是结构第一振型），其他振型的影响可以忽略；在地震过程中，无论结构变形大小，分析所假定的结构沿高度方向的形状向量都保持不变。以上假定理论上不严密但是很多学者，包括Saiidi、钱稼茹等研究表明，对由第一振型控制的结构

3、，用结构静力弹塑性分析法预测地震弹塑性响应是较好的，但它对结构的动力响应、阻尼、地震动特性以及结构刚度退化等方面则无法深入详细分析。等效单自由度体系弹性结构在地震作用下的结构响应可以用动力学方程表示:惯性力阻尼力抗力外力（地震力）解得，推导过程略其中，表示一个对应原结构第n阶振型的单自由度体系在地震作用下的位移响应，圆频率和阻尼比分别为和。从而可求得结构第n阶振型的位移，内力，层间位移等。对前N阶振型都采用上述方法求算其最大响应量，并采用某种方法进行组合（SASS法或CQC法）—振型分解反应谱法。对弹塑性结构：是结构的弹塑性恢复力矩阵，是楼层水平

4、位移的函数，与楼层侧向运动速度同号。对上式直接积分计算就是多自由度结构的弹塑性时程分析。假定结构的地震响应有某一振型控制的假定，记该振型向量为。整个地震过程中结构向量形状保持不变，即。同样的，得：即表示一个对应假定的阵型的但自由度结构在地震作用下的位移响应。；对于地震响应由结构振型向量控制的弹塑性结构，仍采用振型向量成正比的荷载进行推覆，即：得到基底剪力，顶点位移。—的关系曲线称为“结构的能力曲线”。或“推覆曲线”为便于评价结构抗震性能是否达到要求，还可以按照单阶振型反应谱法将推覆曲线上各店的承载力和位移转化为谱加速度与谱位移的关系曲线，得到结构

5、的能力谱曲线，即格式能力谱曲线。实际结构，变形向量是变化的，ATC-40建议的转化关系图2.4-1水平侧力加载模式水平侧力模式代表结构上地震力惯性力分布上述分析可知，侧力模式-侧移模式相关，对分析结果有直接影响必须满足第二条假定—结构体系具备一定的整体受力性能—整体型的变形模式，不会因局部变形集中而使结构的侧移模式在加载过程中发生显著变化静力弹塑性分析应用于复杂结构受到一定的限制FEMA-356建议至少从下面两组侧力模式中分别选取一种结构进行推覆计算。第一组（1）考虑楼层高度影响的侧力模式（2）第一振型比例型侧力分布（3）振型组合侧力分布第二组（

6、1）质量比例型侧力模式（2）自适应侧力模式根据结构加载过程中随结构动力特征的改变对侧力模式进行调整。具体方法又有很多不同，在理论上更为合理，但会使问题重新复杂化，由于静力弹塑性本身理论不足所引起的误差，自适应侧力模式与定侧力模式相比属于同一水平的近似方法。此外，我国规范的底部剪力法，也可看作一种侧力模式。选择水平侧力模式基本原则就是在结果具有足够精度的前提下，尽可能地保持分析方法的简便性。结构位移性能需求求目标性能点—什么是性能目标点？我理解为：对应于某一地震下或规范的地震反应谱，结构达到某一位移时，承载力（具体可体现为底部剪力，加速度Sa）满足

7、要求了，对应于Sd，Sa的该点为性能点，然后在考察这时结构的损伤和变形。也可理解为结构在吸收了一定地震能量（比如一次地震）后，结构任没有倒塌（破坏），这时结构对应于的等效单自由度体系的Sa和sd。FEMA-273/274建议的直接估算目标性能点法ATC-40建议的需求谱法1.直接估算结构目标性能点通过多系数调整等效弹性单自由度SDOF体系在地震作用下的弹性位移，得到相应的多自由度MODF弹塑性体系的顶点目标位移，公式如下：为MDOF体系的顶点位移；为等效弹性SDOF体系的自振周期；为等效弹性SDOF体系在相应等效周期和等效阻尼比下的谱加速度；g为

8、重力加速度，为等效弹性SDOF体系的弹性位移；C0~C3为修正系数。2.需求谱法结构抗震性能需求谱是在给定地震作用下，不同周期结构的承载