静力弹塑性和动力弹塑性几个热点问题

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El Centro Earthquake Wave
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目录
10. 我能学会吗？需要学多久？
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7. 铰模型和纤维模型的优缺点？
纤维模型的特点(受纤维数量、变形协调的影响)
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8. 需用考虑楼板的弹塑性吗？
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8. 需要考虑楼板的动力弹塑性吗？
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9. 看什么结果？如何整理结果？
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① 静力弹塑性结果 ② 动力弹塑性结果 ③ 结果比较
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9th Story 211 step
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3. 多样的非线性分析结果
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动力弹塑性分析结果
- 层剪力、层间位移角
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3. 多样的非线性分析结果
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动力弹塑性分析结果
Vbase (kN)
RS (Linear) Linear THA 小震 Pushover 性能点 中震 60965 68642 51570 63910
µ
1 1.13 0.85 1.04
层间位移角 (rad.)
Check (Allowable = 1/100)
µ
1 1 0.55 0.68
0.00165 0.00165 0.00091 0.00113
－ － － －
大震
Pushover (极限状态) Nonlinear THA
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149285
162435 211333
2.45
2.66 3.47
0.00885
0.00986 0.00339
OK
OK OK
5.36
5.98 2.05
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3. 多样的非线性分析结果
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3. 影响分析结果的因素？
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3. 影响分析结果的因素？
① 线性设计结果 - 不能有超筋超限的构件 ② 荷载 - 初始荷载作用下不要有屈服的构件 - Pushover：加载模式(层剪力模式) - 动力弹塑性：地震波
- 连梁的滞回曲线
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3. 多样的非线性分析结果
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动力弹塑性分析结果
- 混凝土墙的应力-应变曲线 - 试验数据
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3. 多样的非线性分析结果
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动力弹塑性分析结果
－ 延性系数(D/D1)
5. 人为操作失误
③ 铰特性 - 是否采用了实配钢筋计算的？ - 如何计算的？（标准值、设计值、平均值) - 纤维的划分精度
④ 程序非线性分析方法的收敛性
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4. 初始荷载要用施工阶段分析结果吗？
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理论上需要
① 楼板钢筋的影响 ② 楼板刚度的变化对横向分析结果的影响 ③ 可能会影响梁、柱、墙的出铰顺序 实现起来有难度
① 如何考虑楼板配筋 - 板的单元划分很不规则，如何找到对应位置的配筋
② 应力集中的影响 - 楼板与墙、连梁等连接位置在横向荷载作用下会产 生应力集中 - 应力集中位置很容易过早进入塑性，这是不真实的 - 这会影响分析结果的准确性和分析的收敛性
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2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？
新高规3.11.4条、规定：
1. 2. 3. 4. 高度< =150m时，5.5.1可采用静力弹塑性分析方法； 高度>200m 时，应采用弹塑性时程分析法； 高度在150～200m 时，可视结构不规则程度选择静力或时程分析法。 高度超过>300m 的结构，应由两个独立的计算，进行核；
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2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？
动力弹塑性的优点： ① 能够反映结构的动力特性 ② 正确反映出铰顺序 ③ 相对准确的反映结构的实际受力状态 动力弹塑性的弱点： ① 理论较为复杂，难于学习掌握 ② 分析结果受地震波等参数影响较大
③ 计算时间较长且整理结果较为繁琐
② 原则：应反映实际的地震力分布 ③ 一般选择：第一振型 - 原因：多层结构的地震力接近倒三角形，与第一振型接 近 ④ 推荐：层剪力模式，对高层或不规则结构更接近实际的 地震力分布
⑤ 固定加载模式的理论缺陷：加载模式在分析过程中不变
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6. 如何选取动力弹塑性的地震波？
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8. 看什么结果？如何整理结果？ 9. 我能学会吗？需要多久能学会？ 10. 其它几个问题 动力弹塑性分析采用显式积分还是隐式积分 计算铰特性值时用材料的设计值？标准值？极限值？
-
泊松比对墙单元非线性分析的影响？
墙单元在非线性分析时的剪切模量取值？ 如何判断墙是否发生了剪切破坏？
①

动力弹塑性结果
查看最大、最小值（中震、大震） • • • 弹塑性层间位移角：看附录M规定 基底剪力：大震下位反应谱结果的约3倍 构件承载力：验算方法看附录M规定
出铰顺序、出铰类型 • 符合强柱弱梁、强剪弱弯要求
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3. 多样的非线性分析结果
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静力弹塑性与动力弹塑性分析结果比较
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2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性？
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2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？
静力弹塑性的优点：
① 简单方便、概念清晰
② 计算效率高
③ 整理结果较为容易 静力弹塑性的弱点： ① 只适合多层结构 ② 不能准确计算出铰顺序 ③ 不能反映结构的动力特性(滞回特性)
静力弹塑性分析结果
- 最大层间位移角 性能点
容许弹性 层间位移角 1/800
容许弹塑性 层间位移角 1/100
191 Step
(29 step) (36 Step)
小震
中震
(191 Step)
大震
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3. 多样的非线性分析结果
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静力弹塑性分析结果
- 各步骤框架铰状态
4. 初始荷载要使用施工阶段结果吗？
① 选择初始荷载的目的 - 实际上要选择的是初始内力状态 - 计算初始状态基础上的地震作用效应 ② 理论上应使用施工阶段分析的内力结果 - 考虑和不考虑施工阶段分析，内力结果相差较大 ③ 准确的施工阶段分析 - 要考虑实际的结构、荷载、边界的变化 ④ 目前一般采用DL+0.5*LL （FEMA建议 0.25*LL)
砼剪切破坏等级
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52 step (屈服)
1st Story 191 step (性能点)
1st Story
30 211 step (最终 )
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3. 多样的非线性分析结果
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静力弹塑性分析结果
- 墙铰状态（钢筋破坏)
钢筋破坏等级
①

静力弹塑性结果
性能点位置（中震、大震） • • • 弹塑性层间位移角：看附录M规定 基底剪力：大震/反应谱结果的约3倍 构件承载力：验算方法看附录M规定
出铰类型 • 符合强柱弱梁、强剪弱弯要求
•
注意：Pushover分析不能准确获得出铰顺序
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2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？
新抗规5.5.2条规定：
“应”进行弹塑性变形验算的结构如下： 1) 8度III、IV类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架； 2) 7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构； 3)高度大于150m的结构； 4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构； 5)采用隔震和消能减震设计的结构；
5. 复杂结构应进行施工模拟分析，应以施工全过程完成后的内力为初始 状态 6. 弹塑性时程分析宜采用双向或三向地震输入 7. 构件的几何尺寸、混凝土构件所配的钢筋和型钢、混合结构的钢构件 应按实际情况参与计算。 8. 钢筋和混凝土材料的本构关系可按现行国家标准《混凝土结构设计规 范》GB50010 的有关规定采用。 9. 应考虑几何非线性影响
“宜”进行弹塑性变形验算的结构如下： 1)表5.1.2-1所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构； 2)7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构； 3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房； 4)高度不大于150m的其它高层钢结构。 5)不规则的地下建筑结构和地下空间综合体。
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6. 如何选取动力弹塑性分析地震波？
合理选波的三个方面 ① 选取频谱特性Tg、持续时间满足要求的波 ② 选取满足抗规5.1.2要求的三条波(两条实际，一条人工) - 三条波平均影响系数的要求 - 三条波基底剪力的要求 ③ 合理调幅 - 用有效峰值加速度调幅
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静力弹塑性分析结果
- 墙铰状态(砼抗压破坏)
砼抗压破坏等级
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1st Story 211 step
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191 step
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静力弹塑性分析结果
- 墙铰状态（混凝土剪切破坏)
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1. 为什么要做静力或动力弹塑性分析？ 2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性？
3. 影响分析结果的因素？
4. 初始荷载要用施工阶段分析结果吗？ 5. Pushover分析应选择什么样的加载模式？ 6. 如何选取动力弹塑性的地震波？ 7. 用铰模型还是纤维模型？ 8. 要考虑楼板的弹塑性吗？
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211 step
150 step
191 step
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用户利益：
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150 step
12th Story 191 step (性能点步骤)
12th Story
211 step (极限)
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7. 用铰模型还是纤维模型？
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7. 铰模型和纤维模型的优缺点？
铰模型的优点 ① 容易判断构件层面的损伤 ② 可以考虑剪切破坏 ③ 计算效率相比纤维模型要高 铰模型的缺点 ① 不能判断截面局部的损伤 - 什么地方开裂、压碎，哪些钢筋屈服等
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分析时间问题
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1. 为什么要做静力或动力弹塑性分析？
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1.
为什么要做静力或动力弹塑性分析？
① 你知道自己设计的结构到底能抵抗多大的地震吗？ ② 你知道自己设计的结构在大震时什么地方先破坏吗？ ③ 你知道自己设计的结构是先发生剪切破坏还是弯曲破坏？ ④ 结构屈服后还能抵抗多大的地震力和变形· ？ ⑤ 你用实配钢筋验算过“强剪弱弯”、“强柱弱梁”吗？ ⑥ 大震下要结构要保持弹性需要多大截面和配筋？
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5. Pushover分析应选择什么样的加载模式？
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5. Pushover分析应选取什么样的加载模式？
① Pushover分析的加载模式 - 静力荷载工况、等加速度、振型、层地震剪力