静力弹塑性分析方法简介

静力弹塑性分析方法简介

摘要：pushover方法是基于性能/位移设计理论的一种等效静力弹塑性近似计算方法，该方法弥补了传统的基于承载力设计方法无法估计结构进入塑性阶段的缺陷，在计算结果相对准确的基础上，改善了动力时程分析方法技术复杂、计算工作量大、处理结果繁琐，又受地震波的不确定性、轴力和弯矩的屈服关系等因素影响的情况，能够非常简捷的求出结构非弹性效应、局部破坏机制、和整体倒塌的形成方式，便于进一步对旧建筑的抗震鉴定和加固，对新建筑的抗震性能评估以及设计方案进行修正等。pushover方法以其概念明确、计算简单、能够图形化表达结构的抗震需求和性能等特点，正逐渐受到研究和设计人员的重视和推广。目前，国内外论述pushover方法的文章已经很多，但大部分是针对某一方面的论述。为了给读者一个比较快速全面的认识，本文在综合大量文献的基础上，对pushover方法的基本原理、分析步骤、等效体系的建立、侧向荷载的分布形式等方面做了比较全面的论述。

关键词：基于性能抗震设计；静力弹塑性分析；动力时程分析方法；恢复力模型；目标位移

abstract：pushover is an equivalent static elastoplastic approximate method which based on performance or displacement design theory. this method offsets the drawback of the force-base method which can’t estimate the inelastic characteristic of the structure, and improves the situation

of the dynamic history analytical method which needs complex technique, big calculate workload and complexity in dealing with the result and which also influenced by the uncertainty of the earthquake wave and the yield relationship of the axial force and moment. with the pushover method, we can briefly gain the elastic characteristic of the structure, local damage mechanisms and the whole collapse modes, and identify or reinforce seismic ability of the old structure, and give a seismic performance estimation of the new structure, and rectify the design project. the popularity of this approximate, nonlinear static analysis method is due to it’s conceptual simplicity and ability to graphically describe a structure’s seismic capacity and demand. however many papers on pushover method are published at present, most of them are only concerned in an aspect. in order to giving the people who interest in this method a whole understand, this paper, based on a lot of documents, sums up the method in detail, including basic principal, analytical steps, equivalent system’s establishment and the distribution mode of the lateral force.

key words：performance-based seismic design；static elastoplastic analysis；dynamic history analysis method；

restoring model；target displacement

中图分类号：tu7文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）1前言

结构分析方法基本可以分为弹性方法和弹塑性方法。按对地震得不同处理方式，又分为等效静力分析与动力时程分析。一般来说动力弹塑性时程分析方法能较真实地模拟地震作用过程，但是，由于计算工作量巨大，地震波的不确定性等因素的影响，此方法尚处于科研阶段，在短期内做到实用化非常困难。自20世纪90年代美国学者提出基于性能设计的抗震设计思想以来，pushover方法由于其简单方便以及对结构特性的良好表现性，很快成为各国学者积极讨论广泛研究的焦点之一。经过十几年的研究，已经取得了较大发展，并且得到了美国的seaoc vision 2000，atc – 33，atc – 34，atc – 40，fema273，fema274[1-3]；欧洲的eurocode 8和日本的building standard law of japan等规范或规程的认可，我国也将这种方法引入了《建筑抗震设计规范》（gb50011-2001）。在反应谱的基础上建立的静力弹塑性分析方法主要有：n2方法，atc-40推荐的能力谱方法[4]，fema-273推荐的位移影响系数法，改进能力谱方法[2]，chopra改进能力谱方法[5]，适应谱法[6]，概率pushover分析方法[7]，静动力综合法[8]等。另外，还有很多学者针对这一方法的适用范围、影响因素作了深入探讨和研究，但是他们大多是针对某一方面，使对这方面有兴趣的读者感到凌乱，没有头绪，所以有必要对pushover方法的基本原理、分析步骤、适用