第六章 弹塑性结构地震反应分析ppt课件.ppt

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1、第六章弹塑性结构地震反应分析第一节弹塑性动力分析概述第二节串联多自由度体系分析第三节平面框架模型第四节多维地震波作用下的平－扭耦联系统结构弹塑性地震反应问题是地震工程学研究的热点之一。一般结构物都在强震中会进入弹塑性变形阶段。结构的弹塑性反应与线性反应的表现有很大不同：结构的基本动力特性变化整体结构的动力反应特征不同引用弹塑性分析的概念和具体做法，有利于研究结构地震反应的本质特征，有助于揭示设计结构的最不利薄弱环节。第一节弹塑性动力分析概述一、动力方程二、刚度修正技术三、一般分析过程第一节弹塑性动力分析概述一、动力方程结构在多维地震波作用下的一般动力方程为：结构弹塑性动力分析

2、的基本过程与之相类似：唯一的变化在于恢复力向量{F}代替了弹性力向量[K]{U}，这种形式上的替代使我们可以方便地考虑结构的非线性增量方程。一、动力方程对单自由度体系，结构在时刻tj+1的反应可以用tj的反应迭加一个线形增量:对多自由度体系，则有进而得出结构非线性增量方程:用动力分析的逐步积分法，可以方便地实现结构弹塑性动力分析计算。在非线性大变形阶段，结构变形可能进入恢复力下降段，即出现负刚度。在负刚度条件下各数值积分方法与正刚度条件有所不同。一、动力方程二、刚度修正技术结构线性地震反应分析与非线性地震反应分析的主要差别在于刚度矩阵是否变化。对于弹塑性结构，在每一步增量反应

3、计算之先，要先行修正刚度矩阵中各元素的量值，此即刚度修正技术。修正刚度矩阵的过程实质是重新形成总刚度矩阵的过程。在这里，区分总刚度矩阵、单元刚度矩阵、刚度系数、截面抵抗矩等概念十分重要。修正刚度矩阵与应用恢复力模型的联系途径是通过这些概念转换的。这一途径可用图6.2加以说明。恢复力模型1.建立在材料层次上的恢复力模型Li氏弹簧模型非弹性单元弹性单元弹簧单元柱梁ksi0dsi-PsiyPsiPsic0.75PsiyPsiydsimaxdsiydsimax-0.75Psiy0.75Psiyksi0kci0PciPciyPcicPcit2dcitdcitdciydcimaxd

4、ci钢筋弹簧混凝土弹簧恢复力模型2.建立在截面层次上的恢复力模型单向弯曲时mkrkyMMyOykyMkykryOMcOMMycymMO恢复力模型2.建立在截面层次上的恢复力模型双向弯曲时----双线型屈服面模型MxMyxxOkexkyx屈服面的移动MyOMx恢复力模型2.建立在截面层次上的恢复力模型双向弯曲时----三线型屈服面模型Myx{M0yx,M0yy}{M0cx,M0cy}MxOxMcxMyxkexkcxkyxMyMyyMcxMcyMx屈服面开裂面MyMx{M}{M0c}{M0y}MyMx{M0y}{M0c}{M}MyMx{M0y}{M0c}{

5、M}MyMx{M0y}{M0c}{M}接触点恢复力模型2.建立在截面层次上的恢复力模型构件截面的强度退化p(EIe)MOABCMuMyMfMfM(EIe)m1()yuf恢复力模型3.建立在构件层次上的恢复力模型如钢筋混凝土矮墙crPk0=k0(/cr)-k-k0HP试验墙体带定向滑轮的千斤顶N千斤顶加水平荷载荷载分配梁位移计基础梁台座h二、刚度修正技术（续）以常见的三线型刚度退化型模型介绍刚度修正技术。骨架曲线包括了开裂点、屈服点、极限荷载点等界点。滞回曲线由最大变形点指向和刚度退化规则加以规定。在动力计算开始前要存贮骨架曲线界点值，在计算中要

6、存贮反向曾经经历过的变形最大值和损伤状态值。QJ二、刚度修正技术（续）（1）根据变形速度的符号判定变形方向，然后判明本步变形绝对值是否超过同方向历史最大变形绝对值。当超过时，则加载点必在骨架曲线上，此时，可将本步累积变形值与骨架曲线界点变形值相比较。超过界点值时改变状态标识变量并修正刚度；不超过界点值时，不修正刚度。而当不超过历史最大变形绝对值时，应进一步判明相邻时刻内力是否反号，反号时，则修正刚度，否则不修正刚度；（2）当相邻时刻变形速度值发生变化时，变形反向，此时，取卸载段退化刚度为本步刚度值。二、刚度修正技术（续）二、刚度修正技术（续）二、刚度修正技术（续）按卸载刚度修

7、正刚度N（反向）Y（同向）Y（同向）Y（正向）N（反向）N（负向）N（小于最大变形）Y（同向）Y（超过最大变形）按最大点指向修正刚度N在JF线上:小于最大变形F点;在NO线上:小于最大变形K点;(经过E、Q、F、K点)Y按骨架曲线修正刚度，并改变状态变量N在FK线上:来回振动。在EQ线上:来回振动。在QF线上:来回振动。N（小于最大变形）按最大点指向修正刚度(经过N、J点)Y按最大点指向修正刚度(经过P、G、L点)YN在AB线上;在GC线上:小于最大变形C点;在LM线上:小于最大变形I点;(经过B、H、