弹塑性分析课件.ppt

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1、建筑结构抗震弹塑性分析Theseismicelastic-plasticanalysisofbuildingstructuresPushover方法的基本原理Pushover方法的实施步骤主要内容能力谱法Pushover小例子结语为什么要做静力或动力弹塑性分析？你知道自己设计的结构到底能抵抗多大的地震吗？你知道自己设计的结构在大震时什么地方先破坏吗？你知道自己设计的结构是先发生剪切破坏还是弯曲破坏？结构屈服后还能抵抗多大的地震力和变形·？你用实配钢筋验算过“强剪弱弯”、“强柱弱梁”吗？大震下要结构要保持弹性需要多大截面和配筋？Pushover方法的基本原理Pushover方法的发

2、展静力弹塑性分析(Pushover)方法最早是1975年由Freeman等提出的，以后虽有一定发展，但未引起更多的重视;九十年代初美国科学家和工程师提出了基于性态的设计方法，引起了日本和欧洲同行的极大兴趣，Pushover方法随之重新激发了广大学者和设计人员的兴趣,纷纷展开各方面的研究。一些国家抗震规范也逐渐接受了这一分析方法并纳入其中，如ATC-40、FEMA-273&274、日本、韩国等国规范。我国在《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定“弹塑性变形分析，可根据结构特点采用静力非线性分析或动力非线性分析”，国外一些软件(如Sap2000,IDARC、SCM-3

3、D、DRAIN-2DX，Opensees等)业已开发和增加这种功能。Pushover方法的基本原理Pushover方法的基本原理Pushover方法从本质上说是一种静力分析方法，即对结构进行静力单调加载下的弹塑性分析。具体地说即是，在结构分析模型上按某种方式施加模拟地震水平惯性力的侧向力，并逐级单调加大，构件如有开裂或屈服，修改其刚度，直到结构达到预定的状态（成为机构、位移超限或达到目标位移）。Pushover方法的基本原理多自由度的荷载－位移关系转换为使用单自由度体系的加速度－位移方式表现的能力谱(capacityspectrum)，地震作用的响应谱转换为用ADRS(Accel

4、eration-DisplacementResponseSpectrum)方式表现的需求谱(demandspectrum)。通过比较两个谱曲线，评价结构在弹塑性状态下的最大需求内力和变形能力，通过与目标性能的比较，决定结构的性能水平(performancelevel)。Pushover方法的基本原理Pushover方法的基本假定用一个单自由度体系(SDOF)来等效实际结构，代替多自由度体系(MDOF)，通过研究等效单自由度体系的地震弹塑性反应，来预测实际结构的地震弹塑性反应。就其自身而言，没有特别严密的理论基础，主要基于以下两个假定：多自由度体系与单自由度体系之间存在一定的关系，

5、这意味着结构的反应主要由单一振型控制；结构沿高度的变形形状可由某一形状向量控制，并且在整个结构反应过程中，该形状向量保持不变。这两个假定都是不严格正确的，但很多学者研究表明：对于反应主要由第一振型控制的结构，Pushover分析方法可以准确、简便地评估结构的抗震性能。Pushover方法的基本原理Pushover方法的基本原理其优点突出体现在：较底部剪力法和振型分解反应谱法，它考虑了结构的弹塑性特性；较时程分析法，其输入数据简单，工作量较小。pushover分析还只是一种近似而且是基于静力荷载进行的，因此它不能精确的代替动力时程分析方法，它不能检测到结构在强烈地震中可能发生的某些

6、重要变形模式，特别是对那些高振型显著的结构更是如此。但如果具有很好的判断力并充分考虑其限制性，则Pushover分析将是一种结构抗震评估的有利工具。Pushover方法的基本原理等效单自由度体系的建立左乘Pushover方法的基本原理等效单自由度体系的建立Pushover方法的基本原理Pushover方法的实施步骤准备结构数据：包括建立结构模型、构件的物理参数和恢复力模型等;计算结构在竖向荷载作用下的内力（将与水平力作用下的内力叠加，作为某一级水平力作用下构件的内力，以判断构件是否开裂或屈服）;施加一定的水平荷载，逐渐加大水平荷载，将结构推到一个结构在可能遭遇的地震作用下所对应的

7、目标位移（性态点），然后在结构达到目标位移时停止荷载递增，最后在合作终止状态对结构进行抗震性能评估（结构的总位移角、层间位移角，结构构件的变形、应力等；还可以得到结构的开裂屈服记录，把这些性态参数与结构在一定的性态水准下所要求的能力进行对比，从而可以估计结构在地震作用下，是否满足一定的性态要求）。两个关键点：水平荷载分布模式、目标位移的确定Pushover方法的实施步骤Pushover分析应选取什么样的加载模式？原则：应反映实际的地震力分布FEMA-273推荐三种形式:1)均匀分