广厦建筑结构弹塑性静力和动力分析软件GSNAP说明书--第02章

第2章快速入门

广厦建筑结构CAD安装后，在Exam子目录下有一个框架结构工程实例：Frame.prj。对此框架结构我们将完成：弹塑性静力推覆分析、弹塑性动力时程分析、隔震计和消能计算。阅读本章的GSNAP在设计中的应用指导，并按本章快速入门进行操作，用户将1小时内快速掌握弹塑性计算的基本方法。

实例见：Gscad\Exam\Frame.prj（平面见下图）

1GSNAP在设计中的应用指导

弹塑性分析的目的是了解结构的抗震性能，得到结构在罕遇地震下的抗倒塌能力，设计中有如下5种用途：

1)弹塑性最大层间位移角是否满足规范要求；

2)确定结构的薄弱层；

3)确定薄弱构件；

4)隔震计算；

5)消能计算。

我国现行规范中规定的弹塑性阶段设计主要是指弹塑性阶段的变形验算，也就是说需要将GSNAP计算得到的结构在罕遇地震作用下最大层间位移角与规范所规定的层间位移角限值进行比较，满足限值要求则通过弹塑性阶段的变形验算。

1.1弹塑性最大层间位移角是否满足规范要求

GSNAP弹塑性动力时程分析得到罕遇地震作用下最大层间位移角的步骤如下：

1)选择多条天然地震波或人工地震波；

2)通过GSNAP计算得到每条地震波作用下各个结构楼层的最大层间位移角，进而得

到多条地震波的平均层间位移角；

3)通过平均最大层间位移角确定结构的薄弱楼层；

4)将薄弱楼层的平均层间位移角与规范限值进行比较，确定是否满足规范要求。

《建筑抗震设计规范》中对于弹塑性时程分析的地震波选择原则并没有明确规定，设计人员可参考抗规5.1.2条的规定选取弹塑性时程分析的地震波：“应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。”对于一些结构的弹塑性反应明显较小的地震波应该剔除。

GSNAP弹塑性静力推覆分析得到罕遇地震作用下最大层间位移角的步骤如下：

1)选择侧推荷载类型，进行静力推覆分析；

2)在“图形方式”查看静力推覆的抗倒塌验算结果，得到性能点最大层间位移角；

3)将性能点最大层间位移角与规范限值进行比较，确定是否满足规范要求。

1.2确定结构的薄弱层

薄弱层可能一个也可能多个，可采用如下的一些原则来确定薄弱层：

1)最大层间位移角和最大有害层间位移角所在的楼层；

2)层间位移角或有害层间位移角超过规范限值的楼层；

3)损失刚度超过70%的墙、柱、梁比较多的部位。

1.3确定薄弱构件

“图形方式”中可以查看墙、柱、梁的塑性铰显示(刚度损失70%以上)和剪力墙的裂缝状况，可以清楚的了解到结构构件在地震波作用过程中或静力推覆分析过程中结构的弹塑性发展情况，有选择的加强原结构设计：增大构件尺寸或增大实配钢筋。

1.4隔震计算

隔震设计指在房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求。

隔震计算分为：上部结构(隔震层以上结构)计算和隔震层计算。

1.4.1上部结构的计算：主要求水平向减震系数

1)在录入中增加第1标准层墙柱，删除所有梁，层高为橡胶隔震器高度，未布

置隔震装置；

2)采用GSSAP弹性计算后，在GSNAP中选择同样的天然地震波或人工地震波，

输入设计基本加速度，采用GSNAP的弹塑性动力时程分析，在“图形方式-弹

塑时程-弹塑性动力时程计算结果总信息”中查看二层和二层以上最大剪力

和弯矩，求得多条地震波二层和二层以上的平均最大剪力和最大弯矩；

3)把工程目录复制一个新的目录，第1标准层墙柱下布置隔震装置；

4)采用GSSAP弹性计算后，在GSNAP中选择同样的天然地震波或人工地震波，

输入设计基本加速度，采用GSNAP的弹塑性动力时程分析，在“图形方式-弹

塑时程-弹塑性动力时程计算结果总信息”中查看二层和二层以上最大的剪

力和弯矩，求得多条地震波二层和二层以上的平均最大剪力和最大弯矩；

5)求水平向减震系数，多层时水平向减震系数等于隔震和非隔震平均最大剪力

比值的最大值，高层时还应与隔震和非隔震平均最大弯矩比值的最大值取大

值；

6)根据抗规12.2.5求隔震后的最大水平地震影响系数；

7)在录入GSSAP地震信息中输入隔震后的最大水平地震影响系数，采用GSSAP

进行弹性反应谱分析。

1.4.2隔震层的计算

1)隔震支座竖向承载力验算，在“图形方式-墙柱内力”查看有隔震的墙柱下恒

载和活载轴力，隔震支座在“恒载+0.5活载”组合的竖向压应力不应超过下

表的限值。

橡胶隔震支座平均压应力限值

2)

在“图形方式-弹塑时程-弹塑性动力时程计算结果总信息”中查看一层的最大位移，满足抗规12.2.6的要求。

若要得到某个隔震器的最大水平位移，可在“图形方式-弹塑时程-节点时程响应”中鼠标右键选择一层柱上端查看位移时程得到。

1.5消能计算

消能减震设计指在房屋结构中设置阻尼器，通过阻尼器的相对变形和相对速度提供附加阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达到预期防震减震要求。

主要计算布置了阻尼器的结构层间位移角和总阻尼比（结构阻尼比与阻尼器附加给结构的有效阻尼比之和）。

计算步骤如下：

1)在录入中布置阻尼器；

2)采用GSSAP进行弹性计算；

3)在GSNAP中选择同样的天然地震波或人工地震波，采用GSNAP的弹塑性动力时程

分析，在“图形方式-弹塑时程-楼层最大响应曲线”中查看各层中最大的层间位