静力弹塑性分析方法

合集下载

静力弹塑性分析方法简介

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SEAOCVision2000,ATC–33,ATC–34,ATC–40,FEMA273,FEMA274[1-3];欧洲的Eurocode8和日本的BuildingStandardLawofJapan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)。

静力弹塑性分析(Pushover)方法及其应用

静力弹塑性分析(Pushover)方法及其应用
21 年 01
第 1 期 9
S I N E&T C N L G N O M TO C C E E H O O YIF R A I N
0科教 前沿 0
科技信 息
静力弹塑性
( 山东青 年政 治学 院 山东 济 南
20 1 ) 5 0 4
中, 架梁为 20 框 0 mm* 0 m 框 架 柱 为 5 0 m* 0 0 3 0 m, 0 m 5 0 mm,2 C 5混 凝 土 ,
H 3 5级 钢 筋 , 力 墙 厚 度 20 m。地 震 烈 度 8度 , 类 场 地 , 计 RB 3 剪 5r a 二 设 作 为抗 震 性 能 分 析 的 重 要 方 法 之 一 ,uh vr 析 将 非 线 性 静 力 P soe 分 地 震 分 组 为第 二组 。 计算 结 果 与 弹性 反 应 谱 紧 密 结 合 起 来 , 静 力 分 析 的 方 法 来 预测 结 构 用 本 例 中 指定 混 凝 土框 架 梁 M3铰 , 架柱 P M— 铰 , 力 墙 的 塑 框 — M 剪 在地 震 作 用 下 的动 力 反 应 和 抗 震 性 能 。 该 方 法 目前 已 被美 国 的 A C T 一 性 行 为 通 过 分 层 壳 模 型 的 非 线 性 分 析 来 实 现 , 简 化模 型 . 略 横 向 为 忽 4 , E 2 3 2 4 3 6正 式 采 用 , 并 给 出 了 具 体 规 定 。 现 行 的 0 F MA 7 、7 、5 钢 筋 的 线性 行 为 , 设 置 钢 筋 剪 应 力 分 量 。 无 效 的 。 并 是 P so e 分 析 大 都 采 用 A C 4 u hvr T - 0中建 议 的 方 法 , 用 单 调 增 加 沿 结 构 采 本 算 例 的 荷 载 模 式 采 用 上 文 介 绍 的 第 三 种 形 式 ,即 采 用 振 型 荷 高 度 呈 一 定 分 布模 式 的水 平 荷 载 . 到 结 构 基 底 剪 力 和顶 点 位 移 的 推 得 载 , 取 第 一 振 型 进行 侧 向加 载 。 义 的荷 载 工 况 如 下 : 性 的 分 析 工 选 定 线 覆 关 系 曲线 , 由 等 效 单 自 由度 体 系 确 定 强 震 下 的 目标 位 移 。 而 获 并 进 况 , 括 D AD、I E、LV 包 E LV S I E及 EGE MO E 非 线 性 的 分 析 工 况 包 I N D S; 得 结 构 和构 件 在 强震 下 的 弹 性 变 形 需 求 。 括 N L( Q 活荷载静力非线性分析工况 )N E 、D AD ( 重力非线性分 析工

建筑结构静力弹塑性分析方法及其减震控制

建筑结构静力弹塑性分析方法及其减震控制

二、静力弹塑性分析方法的实施 步骤
二、静力弹塑性分析方法的实施步骤
1、定义材料属性:静力弹塑性分析需要输入材料的弹性模量、泊松比、剪切 模量、密度等参数,以及材料的非线性应力-应变关系。
二、静力弹塑性分析方法的实施步骤
2、建立结构模型:使用有限元方法建立结构模型,包括几何形状、边界条件 和载荷条件。
建筑结构静力弹塑性分析方法
建筑结构静力弹塑性分析方法
建筑结构静力弹塑性分析方法的基本原理是在荷载作用下,结构产生变形, 并导致应力和应变的产生。通过考虑材料的弹性和塑性性能,可以得出结构的弹 塑性响应。具体的计算步骤包括以下几个步骤:
建筑结构静力弹塑性分析方法
1、建立结构的计算模型,并确定结构的材料参数和边界条件; 2、对结构进行静力荷载作用下的弹性分析,得出结构的弹性响应;
内容摘要
在进行静力弹塑性分析时,需要考虑多种荷载工况,例如自重、风载、地震 作用等。通过在MIDASGEN中设置相应的荷载工况,可以模拟高层建筑结构在不同 荷载作用下的响应。同时,还需要根据建筑结构的特点,选择合适的分析方法和 计算参数,例如静力弹塑性分析方法、屈服准则等。
内容摘要
在MIDASGEN中,可以通过输出位移、应力、应变等结果,对高层建筑结构的 静力弹塑性进行分析。通过与其他方法(如有限元方法、实验方法等)的比较, 可以发现MIDASGEN在分析高层建筑结构的静力弹塑性方面具有较高的对高层建筑结构进行静力弹塑性分析是可行的,并且能 够得出可靠的结果。在实际工程中,MIDASGEN可以为高层建筑结构的安全性和稳 定性评估提供有力的支持。在进行高层建筑结构的静力弹塑性分析时,需要注意 建模的准确性、参数设置的合理性、荷载工况的全面性以及结果分析的可靠性等 问题。通过不断改进和完善分析过程,可以进一步提高MIDASGEN在高层建筑结构 分析中的精度和效率。

结构静力弹塑性分析方法的研究和改进

结构静力弹塑性分析方法的研究和改进

结构静力弹塑性分析方法的研究和改进一、本文概述随着建筑行业的不断发展,对建筑结构的安全性和稳定性的要求也越来越高。

结构静力弹塑性分析方法作为一种重要的结构分析方法,能够更准确地模拟结构在静力作用下的弹塑性行为,因此在工程实践中得到了广泛应用。

然而,现有的结构静力弹塑性分析方法仍存在一些问题和不足,如计算精度不高、计算效率低等,这些问题限制了其在大型复杂结构分析中的应用。

因此,本文旨在深入研究结构静力弹塑性分析方法,探索其改进策略,以提高计算精度和效率,为工程实践提供更为准确和高效的结构分析方法。

本文首先介绍了结构静力弹塑性分析方法的基本原理和计算流程,分析了现有方法的不足和局限性。

在此基础上,本文提出了一种改进的结构静力弹塑性分析方法,通过引入新的算法和优化计算流程,提高了计算精度和效率。

本文还通过实际工程案例的对比分析,验证了改进方法的可行性和有效性。

本文的研究不仅有助于推动结构静力弹塑性分析方法的发展,提高其在工程实践中的应用水平,同时也为相关领域的研究提供了有益的参考和借鉴。

二、结构静力弹塑性分析方法的理论基础结构静力弹塑性分析方法(Pushover Analysis)是一种在结构工程领域广泛应用的非线性静力分析方法,旨在评估结构在地震等极端荷载作用下的性能。

该方法基于结构在地震作用下的弹塑性反应特点,通过模拟结构的静力加载过程,分析结构的弹塑性变形、内力分布和破坏机制,为结构抗震设计和性能评估提供重要依据。

静力弹塑性分析方法的理论基础主要建立在塑性力学、结构力学和地震工程学等多个学科领域。

其中,塑性力学提供了描述材料在弹塑性阶段的应力-应变关系的本构模型,包括理想弹塑性模型、随动硬化模型等多种模型,这些模型能够反映材料在受力过程中的非线性行为和塑性变形累积。

结构力学则为静力弹塑性分析提供了结构整体和局部的力学分析方法,包括静力平衡方程、变形协调条件等,这些方程和条件构成了静力弹塑性分析的数学模型。

静力弹塑性分析(Pushover分析)两种方法剖析

静力弹塑性分析(Pushover分析)两种方法剖析

静力弹塑性分析(Pushover 分析)■ 简介Pushover 分析是考虑构件的材料非线性特点,分析构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构响应的方法。

Pushover 分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。

所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target performance),并使结构设计能满足该目标性能的方法。

Pushover 分析前要经过一般设计方法先进行耐震设计使结构满足小震不坏、中震可修的规X 要求,然后再通过pushover 分析评价结构在大震作用下是否能满足预先设定的目标性能。

计算等效地震静力荷载一般采用如图2.24所示的方法。

该方法是通过反应修正系数(R)将设计荷载降低并使结构能承受该荷载的方法。

在这里使用反应修正系数的原因是为了考虑结构进入弹塑性阶段时吸收地震能量的能力,即考虑结构具有的延性使结构超过弹性极限后还可以承受较大的塑性变形,所以设计时的地震作用就可以比对应的弹性结构折减很多,设计将会更经济。

目前我国的抗震规X 中的反应谱分析方法中的小震影响系数曲线就是反应了这种设计思想。

这样的设计方法可以说是基于荷载的设计(force-based design)方法。

一般来说结构刚度越大采用的修正系数R 越大,一般在1~10之间。

但是这种基于荷载与抗力的比较进行的设计无法预测结构实际的地震响应,也无法从各构件的抗力推测出整体结构的耐震能力,设计人员在设计完成后对结构的耐震性能的把握也是模糊的。

基于性能的耐震设计中可由开发商或设计人员预先设定目标性能,即在预想的地震作用下事先设定结构的破坏程度或者耗能能力,并使结构设计满足该性能目标。

结构的耗能能力与结构的变形能力相关,所以要预测到结构的变形发展情况。

所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来实现,所以也可称为基于位移的设计(displacement-based design)。

框架结构抗震设计—静力弹塑性分析法

框架结构抗震设计—静力弹塑性分析法

框架结构抗震设计—静力弹塑性分析法摘要:静力弹塑性分析法(Push-Over)是一种基于性能的抗震设计方法,已被越来越多的人认可和使用,本文重新梳理了Push-Over方法的水平加载原理及方法,明确了能力谱和需求谱及性能点三者的关系和意义。

利用框架结构的Push-Over曲线,介绍结构的性能点,并对结构的抗震能力进行验证,判断其抗震性能。

关键词:静力弹塑性分析(Push-Over分析);框架结构;能力谱;需求谱;性能点1引言近年来,地震一次又一次袭击我们的家园近,2008年发生在四川汶川的8.0级大地震,死亡人数69227人,直接经济损失8451亿;2015年发生在尼泊尔的8.1级大地震,死亡人数8219人,直接经济损失348.84亿。

这一组组触目惊心的数据,都无时无刻不在警告我们工程人员,良好的抗震减震设计和优异的施工质量是当前中国乃至全世界都应该做到的,这样可以保证我们的房屋、桥梁及隧道做到大震不倒、中震可修、小震不坏。

如何提高建筑物的抗震能力、是否有更先进的抗震设防理念,是摆在科研工作者面前最急迫也是最艰难的问题。

抗震设计分析大致经历了一下几个阶段,静力理论阶段、反应谱理论阶段、动力理论阶段及基于性能的抗震设计理论阶段。

基于性能的抗震设计理论中最主要的两种设计方法是:一、弹塑性时程分析法;二、静力弹塑性分析理论(Push - Over法)。

静力弹塑性分析理论作为一种简单而有效的抗震设计理论已越来越被广大科研人员和设计人员所接受。

广大科研人员已经将其应用于房屋建筑、桥梁及其他结构的抗震设计中。

钢筋混凝土框架结构、层间隔震结构、钢结构及钢管混凝土结构的静力弹塑性分析均进行了大量的理论研究和实际应用]。

本文应用Push - Over方法对某钢筋混凝土框架结构厂房进行抗震性能分析。

2 静力弹塑性分析方法静力弹塑性分析(Push - Over)是在结构上施加竖向静载和活荷载并保持不变,同时施加沿高度分布的某种水平荷载或位移作用,随着水平作用的不断增加,结构构件逐渐进入塑性状态,结构的梁、柱和剪力墙等构件出现塑性铰,最终达到结构侧向破坏。

静力弹塑性分析方法与与动力弹塑性分析方法的优缺点

静力弹塑性分析方法与与动力弹塑性分析方法的优缺点

静力弹塑性分析方法与与动力弹塑性分析方法的优缺点Pushover)分析法1、静力弹塑性分析方法(Pushover)分析法优点:(1)作为一种简化的非线性分析方法,Pushover方法能够从整体上把握结构的抗侧力性能,可以对结构关键机构及单元进行评估,找到结构的薄弱环节,从而为设计改进提供参考。

(2)非线性静力分析可以获得较为稳定的分析结果,减小分析结果的偶然性,同时花费较少的时间和劳力,较之时程分析方法有较强的实际应用价值。

2、静力弹塑性分析方法(Pushover)分析法缺点:(1)它假定所有的多自由度体系均可简化为等效单自由度体系,这一理论假定没有十分严密的理论基础。

(2)对建筑物进行Pushover分析时首先要确定一个合理的目标位移和水平加载方式,其分析结果的精确度很大程度上依赖于这两者的选择。

(3)只能从整体上考察结构的性能,得到的结果较为粗糙。

且在过程中未考虑结构在反复加载过程中损伤的累积及刚度的变化。

不能完全真实反应结构在地震作用下性状。

二、弹塑性时程分析法1、时程分析法优点:(1)采用地震动加速度时程曲线作为输入,进行结构地震反应分析,从而全面考虑了强震三要素,也自然地考虑了地震动丰富的长周期分量对高层建筑的不利影响。

(2)采用结构弹塑性全过程恢复力特性曲线来表征结构的力学性质,从而比较确切地、具体地和细致地给出结构的弹塑性地震反应。

(3)能给出结构中各构件和杆件出现塑性铰的时刻和顺序,从而可以判明结构的屈服机制。

(4)对于非等强结构,能找出结构的薄弱环节,并能计算出柔弱楼层的塑性变形集中效应。

2、时程分析法缺点:(1)时程分析的最大缺点在于时程分析的结果与所选取的地震动输入有关,地震动时称所含频频成分对结构的模态n向应有选择放大作用,所以不同时称输入结果差异很大。

(2)时程分析法采用逐步积分的方法对动力方程进行直接积分,从而求得结构在地震过程中每一瞬时的位移、速度和加速度反应。

所以此法的计算工作十分繁重,必须借助于计算机才能完成。

pushover分析

pushover分析
载和变振型加载。
(a)倒三角形加载
(b)抛物线加载
(c)均匀加载
(d)变振形加载
由于在一种固定荷载分布方式作用下不可能预测结构构件的各种变 形情况,因此建议至少用两种固定的侧向荷载分布方式来进行弹塑性分 析。较低的结构可采用倒三角形加载和基本振形加载方式中的一种,与 均匀加载组成两种加载方式; 高层结构可采用基本振形加载,与均匀加 载或变振型加载方式中的一种组成两种加载方式。
(a)倒三角形加载
(b)抛物线加载
均匀加载
Pj
V n
(c)均匀加载
(d)变振形加载
此模式适宜于刚度与质量沿高度分布较均匀,且薄弱层为底层的结构。
(a)倒三角形加载
(b)抛物线加载
(c)均匀加载
(d)变振形加载
倒三角加载(底部剪力法模式)
Pj
W jhj
n
V
W ihi
i1
此模式适宜于高度不大于40米,以剪切变形为主且刚度与质量沿高度
2021/10/10
26
Chopra提出的弹塑性反应谱曲线 (不需要迭代求解)
SdpRSd
R(2T)2Sa
R表示由于结构的非弹性变 形对弹性地震力的折减系数
R(1)T1
T0
TT0
R TT0
T00.650.3TgTg
采用Push-over方法对 抗震性能进行评估
最简单的方法是直接得到目标位移点(性能点)与结构的能力曲线。 得到性能点后,经过转化可以得到能力曲线上相应的点,能力曲线上的每 一个点都对应着结构的一个变形状态。根据性能点对应的变形,可以对结 构进行以下方面的评价:顶点侧移和层间位移角是否满足抗震规范规定的 位移限值;构件的局部变形(指梁、柱等构件的塑性铰变形),检验他是 否超过建筑某一性能水平下的允许变形;结构构件的塑性铰分布是否构成 倒塌机构。

迈达斯之——静力弹塑性分析基本原理及方法

迈达斯之——静力弹塑性分析基本原理及方法

m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l图2.8.38 基于位移设计法的结构抗震性能评价m i d a s C i v i l示。

m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l1n λ- : 前一步骤(n-1)的荷载因子1λ : 第1荷载步的荷载因子nstep : 总步骤数i : 等差增量步骤号当前步骤的外力向量如下。

0n n λ=⋅P P(10)(3) 第3阶段: 最终步骤的荷载增量(n nstep =) 最终荷载步骤(nstep )的外力向量如下、0nstep nstep λ=⋅P P ; 1.0nstep λ= (11)图2.8.43 自动调整荷载步长的例题(荷载因子结果)m i d a s C i v i l2. 点击步长控制选项 > 增量控制函数定义步长控制函数m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lATC-40中对不同结构响应类型规定了谱折减系数的下限值(参见表2.8.7)。

静力弹塑性分析方法

静力弹塑性分析方法
在实际计算中必须注意一下几个问题:
(1)、计算模型必须包括对结构重量、强度、刚度及稳定性有较大影响的所有结构部件。
(2)对结构进行横向力增量加载之前,必须把所有重力荷载(恒载和参加组合的活荷载)施加在相应位置。
(3)结构的整体非线性及刚度是根据增量静力分析所求得的基底剪力-顶点位移的关系曲线确定的。
静力弹塑性分析方法(pushover法)分为两个部分,首先建立结构荷载-位移曲线,然后评估结构的抗震能力,基本工作步骤为:
第一步:准备结构数据:包括建立模型、构件的物理参数和恢复力模型等;
第二步:计算结构在竖向荷载作用下的内力。
第三步:在结构每层质心处,沿高度施加按某种规则分布的水平力(如:倒三角、矩形、第一振型或所谓自适应振型分布等),确定其大小的原则是:施加水平力所产生的结构内力与第一步计算的内力叠加后,恰好使一个或一批构件开裂或屈服。在加载中随结构动力特征的改变而不断调整的自适应加载模式是比较合理的,比较简单而且实用的加载模式是结构第一振型。
静力弹塑性分析方法
静力弹塑性分析方法(pushover法)的确切含义及特点
结构弹塑性分析方法有动力非线性分析(弹塑性时程分析)和静力非线性分析两大类。动力非线性分析能比较准切而完整的得出结构在罕遇地震下的反应全过程,但计算过程中需要反复迭代,数据量大,分析工作繁琐,且计算结果受到所选用地震波及构件恢复力和屈服模型的影响较大,一般只在设计重要结构或高层建筑结构时采用。
第四步:对于开裂或屈服的杆件,对其刚度进行修改,同时修改总刚度矩阵后,在增加一级荷载,又使得一个或一批构件开裂或屈服;
不断重复第三、四步,直到结构达到某一目标位移(当多自由度结构体系可以等效为单自由度体系时)或结构发生破坏(采用性能设计方法时,根据结构性能谱与需求谱相交确定结构性能点)。

静力弹塑性分析方法Push-over

静力弹塑性分析方法Push-over

静力弹塑性分析方法Push-overPush-over从字面可以理解为推-覆,即对结构进行侧推。

为何进行侧推呢?对结构的侧推(pushover)目的是为了估计结构的抗震能力。

在解释通过侧推来评估结构抗震能力之前,先来看一下《抗震设计规范》中采用线弹性反应谱的方法来估计结构抗震能力有何不足?《抗震设计规范》中采用线弹性反应谱的方法,在一定场地条件下对线弹性结构进行反应估计,再进行结构设计。

而整个的设计过程中,对结构的假定都是线弹性的。

而结构在振动过程中会出现塑性状态,此状态可以减小地震作用并同时具有耗能的作用,因此,对结构的抗震能力评估需要考虑结构的塑性状态。

若仿照《抗震设计规范》中采用线弹性反应谱方法,来考虑结构的弹塑性状态,会遇到两个问题:一个是非线性结构难以转化为单自由度体系;二是线弹性反应谱不再适用,需要建立非线性结构反应谱。

而针对这两个问题,在Pushover分析中是分别通过建立能力谱和需求谱来解决的。

能力谱简单的说是通过单自由度体系力与位移关系来反映多自由度结构弹塑性特性的曲线。

更确切地说是通过单自由度体系受侧向集中水平力得到的力与位移关系,来描述多自由度结构受到侧向推力得到的顶层位移与基地剪力的关系,从而诠释了推覆的含义。

然后仅通过推覆得到的能力谱,是难以评估结构的抗震能力的。

原因在于能力谱虽然能够反映了结构本身的弹塑性特点,比如侧向刚度大小,屈服强度等。

然而能力谱不能反映出地震特性,因此需要建立需求谱。

需求谱如设计规范中的弹性反应谱一样,反映不同周期结构在某类场地作用下的最大反应。

然而弹性反应谱难以描述结构弹塑性特性,主要在于弹性反应谱没有考虑弹塑性结构屈服时的屈服点,以及屈服后刚度。

需求谱考虑了结构的弹塑性特点,将弹性反应谱通过折减及变换,得到弹性需求谱。

为了考虑地震场地特性,将能力谱与需求谱画于同一图中,相交的点为性能点,如下图:性能点反映了具有特定周期、特定屈服强度与延性等特点的弹塑性结构在某种场地条件下的抗震能力。

浅谈静力弹塑性pushover分析方法

浅谈静力弹塑性pushover分析方法

浅谈静力弹塑性pushover分析方法摘要:Pushover分析方法是逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法,已被引入我国新的建筑结构抗震设计规范。

侧向力分布模式的选取是pushover分析中的一个关键问题,它的选取直接影响pushover分析的结果。

本文主要综述了pushover分析方法的原理、应用和实施过程,pushover分析中侧向力分布模式及其影响,对结构设计提供借鉴。

关键词:pushover;侧向力分析分布模式1、引言结构抗震非线性时程分析方法能真实地反映结构在地震作用下的破坏机制及构件的塑性破坏过程,但其计算过程复杂,在实际工程的应用中还较难推广。

Pushover分析乃是一种结构非线性地震反应的简化方法,易为广大工程设计人员所接受。

2、pushover分析方法的原理、应用和实施过程2.1pushover分析方法的原理和应用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,在结构分析模型上施加按某种方式模拟地震惯性力的侧向力,并逐级单调加大,构件如有开裂或屈服,修改其刚度,直到结构到达预定的状态(成为机构、位移超限或达到目标位移)。

Pushover方法可用于建筑物的抗震鉴定和加固,及对新建结构的抗震设计和性能的评估,也可以对所设计的地震运动作用在结构体系和它的组件上的抗震需求提供充足的信息;在结构可靠性设计中,通过pushover分析来确立结构极限承载力的初始设计值;利用pushover分析法来检测结构的抗震性能并由此相应调整结构设计,使之满足抗震要求;对结构进行pushover分析,可得层间剪力—层间位移曲线,即该结构的剪切层的层间滞回曲线的骨架线,将其折线化为合理的恢复力模型,即可进行层模型的弹塑性时程分析。

2.2pushover分析方法的实施步骤(1)准备结构数据:包括建立结构模型,构件的物理常数和恢复力模型等;(2)计算结构在竖向荷载作用下的内力(将其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);(3)施加一定量的水平荷载。

静力弹塑性和动力弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用_张洪伟

静力弹塑性和动力弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用_张洪伟
Beijing Civil King Software Technology Co., Ltd.
金土木用户大会
一、静力弹塑性分析方法(Pushover)
金土木用户大会
Pushover分析在结构抗震分析中的应用
1、利用Pushover分析进行结构抗震性能评估 的基本思路。
2、框架、剪力墙的模拟。 3、模型的合理简化。 4、加载模式的选择及Pushover工况定义。 5、结果读取、性能评价。 6、需要关注的几个问题。
金土木用户大会结构性能评估根据pushover曲线和求得的性能点检查结构在性能点的基底剪力顶点位移并利用结构的最大层间位移角限值来评估结构在既定地震作用下的延性性能从而判断结构的抗震能力是否达到既定地震作用下的要求
金土木用户大会
静力弹塑性及动力弹塑性分析在结构 抗震分析中的应用
张洪伟
北京金土木软件技术有限公司
选择用于评估的地震水准
北京金土木软件技术有限公司
Beijing Civil King Software Technology Co., Ltd.
金土木用户大会
选择用于评估的性能水准
北京金土木软件技术有限公司
Beijing Civil King Software Technology Co., Ltd.
Beijing Civil King Software Technology Co., Ltd.
金土木用户大会
性能点

北京金土木软件技术有限公司
Beijing Civil King Software Technology Co., Ltd.
金土木用户大会
Ca、Cv参数确定
• Ca与Cv为UBC规范反应谱与中国规范反应谱转换参 数

第八讲 静力弹塑性分析方法

第八讲 静力弹塑性分析方法
工程结构抗震学
第8讲 静力弹塑性分析方法
8.1 方法提出的背景和特点 8.2 静力弹塑性分析(Pushover)法 8.3 基于Pushover分析的结构抗震分析
(能力谱法)
8.1 方法提出的背景和特点
问题的提出:
1989 Loma Prieta地震,伤亡数百人,而造成的经济损失达
150亿美元;1994 Northridge地震,伤亡数百人,造成的经 济损失亦达200亿美元;1995年日本阪神大地震,震级为 7.1,死亡5500多人,造成的经济损失高达1 400亿美元,震 后的恢复重建工作花费2年多时间,耗资近1 000亿美元。
这些地震灾害造成的经济财产损失和社会影响巨大,使人们
意识到:传统的以保障人身安全为基本目标的抗震设计理念 并不完善,单一的以承载力为指标进行抗震设计已经不能适
应现代社会对结构抗震性能的要求。
由传统的基于力的抗震设计思想转变为基于性能/位移/能量 的抗震设计。
8.1 方法提出的背景和特点
人们在现代地震灾害引起的巨大经济损失的现实下,对以 往的设计思想和方法进行了深刻反思: 必须从以往只注重结构安全,向全面注重结构性能、安 全及经济等诸多方面发展; 另一方面,高新技术的发展和人类生活质量的不断提高, 使业主和使用者对结构有了越来越多的性能要求,比如 安全性、舒适性、经济性和易维护性等; 结构技术的飞速进步以及新的建筑材料、结构体系和设 计方法的进一步发展,使得许多不同的目标性能得以实 现。 因此,有必要从性能的观点对现有抗震设计思想和方法进 行反思,基于性能的抗震设计就是在这种背景下提出的。
能力的估计;
是由对结构基于力的设计(Force-Based Design)向基 于位移设计过渡的一种简化分析设计方法; 该方法本质上是一种静力非线性计算方法。

静力弹塑性分析方法(Pushover方法)与动力弹塑性分析方法的优缺点比较

静力弹塑性分析方法(Pushover方法)与动力弹塑性分析方法的优缺点比较

静力弹塑性分析方法(Pushover方法)与动力弹塑性分析方法的优缺点比较一、Pushover分析法1、Pushover分析法优点:(1)作为一种简化的非线性分析方法,Pushover方法能够从整体上把握结构的抗侧力性能,可以对结构关键机构及单元进行评估,找到结构的薄弱环节,从而为设计改进提供参考。

(2)非线性静力分析可以获得较为稳定的分析结果,减小分析结果的偶然性,同时花费较少的时间和劳力,较之时程分析方法有较强的实际应用价值。

2、Pushover分析法缺点:(1)它假定所有的多自由度体系均可简化为等效单自由度体系,这一理论假定没有十分严密的理论基础。

(2)对建筑物进行Pushover分析时首先要确定一个合理的目标位移和水平加载方式,其分析结果的精确度很大程度上依赖于这两者的选择。

(3)只能从整体上考察结构的性能,得到的结果较为粗糙。

且在过程中未考虑结构在反复加载过程中损伤的累积及刚度的变化。

不能完全真实反应结构在地震作用下性状。

二、弹塑性时程分析法1、时程分析法优点:(1)采用地震动加速度时程曲线作为输入,进行结构地震反应分析,从而全面考虑了强震三要素,也自然地考虑了地震动丰富的长周期分量对高层建筑的不利影响。

(2)采用结构弹塑性全过程恢复力特性曲线来表征结构的力学性质,从而比较确切地、具体地和细致地给出结构的弹塑性地震反应。

(3)能给出结构中各构件和杆件出现塑性铰的时刻和顺序,从而可以判明结构的屈服机制。

(4)对于非等强结构,能找出结构的薄弱环节,并能计算出柔弱楼层的塑性变形集中效应。

2、时程分析法缺点:(1)时程分析的最大缺点在于时程分析的结果与所选取的地震动输入有关,地震动时称所含频频成分对结构的模态n向应有选择放大作用,所以不同时称输入结果差异很大。

(2)时程分析法采用逐步积分的方法对动力方程进行直接积分,从而求得结构在地震过程中每一瞬时的位移、速度和加速度反应。

所以此法的计算工作十分繁重,必须借助于计算机才能完成。

Midas静力弹塑性分析

Midas静力弹塑性分析

■ 简介Pushover 分析是考虑构件的材料非线性特点,分析构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构响应的方法。

Pushover 分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。

所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target performance),并使结构设计能满足该目标性能的方法。

Pushover 分析前要经过一般设计方法先进行耐震设计使结构满足小震不坏、中震可修的规范要求,然后再通过pushover 分析评价结构在大震作用下是否能满足预先设定的目标性能。

计算等效地震静力荷载一般采用如图所示的方法。

该方法是通过反应修正系数(R)将设计荷载降低并使结构能承受该荷载的方法。

在这里使用反应修正系数的原因是为了考虑结构进入弹塑性阶段时吸收地震能量的能力,即考虑结构具有的延性使结构超过弹性极限后还可以承受较大的塑性变形,所以设计时的地震作用就可以比对应的弹性结构折减很多,设计将会更经济。

目前我国的抗震规范中的反应谱分析方法中的小震影响系数曲线就是反应了这种设计思想。

这样的设计方法可以说是基于荷载的设计(force-based design)方法。

一般来说结构刚度越大采用的修正系数R 越大,一般在1~10之间。

但是这种基于荷载与抗力的比较进行的设计无法预测结构实际的地震响应,也无法从各构件的抗力推测出整体结构的耐震能力,设计人员在设计完成后对结构的耐震性能的把握也是模糊的。

基于性能的耐震设计中可由开发商或设计人员预先设定目标性能,即在预想的地震作用下事先设定结构的破坏程度或者耗能能力,并使结构设计满足该性能目标。

结构的耗能能力与结构的变形能力相关,所以要预测到结构的变形发展情况。

所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来实现,所以也可称为基于位移的设计(displacement-based design)。

静力弹塑性Pushover分析方法在高层建筑结构中的应用共3篇

静力弹塑性Pushover分析方法在高层建筑结构中的应用共3篇

静力弹塑性Pushover分析方法在高层建筑结构中的应用共3篇静力弹塑性Pushover分析方法在高层建筑结构中的应用1静力弹塑性Pushover分析方法是一种在高层建筑结构中广泛应用的结构分析方法,它可以用于评估建筑物的破坏机制和耐震性能,并为施工和维护提供有用的指导和建议。

本文将详细介绍该方法的原理和应用。

Pushover分析方法基于弹塑性理论,可以很好地模拟结构的非线性特性,并预测其塑性极限以及峰值位移。

该方法在分析中采用了非常简便的工具,比如一维曲线(Capacity Curve)和位移时程,因此可以更好地理解分析结果。

Pushover分析方法通常在进行性能评估时使用,其主要目标是确定结构的破坏机制。

该方法通常包括以下步骤:1.建立结构的有限元模型在进行Pushover分析之前,需要建立结构的有限元模型。

有限元模型必须准确地描述结构的几何形状、材料属性和边界条件。

通常情况下,有限元模型是由保密的BUILDING INFORMATION MODELING(BIM)或其他建模软件生成。

2.确定结构的荷载模型在确定荷载模型时,需要考虑结构所受的地震、风荷载和重力荷载等因素。

在进行Pushover分析之前,需要将自重和其它固定荷载先施加在结构上,然后再考虑施加的横向载荷。

3.确定分析属性分析属性是指用于模拟结构响应的材料模型、纵横向构型变化以及分析强度等因素。

静力弹塑性Pushover分析采用材料的弹性模量及屈服强度,在结构滞回曲线上用刚度和残余形变表达了结构的非线性本质。

4.进行Pushover分析进行Pushover分析时,需要使用一种称为Capacity Curve的曲线来描述结构的响应。

该曲线可以通过在结构中逐步增加侧向荷载来构建。

在每个荷载步长上,都会根据结构的强度、刚度和残留形变来计算结构的响应。

通过计算位移和弧度等参数,可以建立结构的Capacity Curve。

5.进行破坏模式分析通过Capacity Curve,可以确定结构的塑性极限和层间的响应状况。

浅谈静力弹塑性分析(Pushover)及理解与应用

浅谈静力弹塑性分析(Pushover)及理解与应用

浅谈静力弹塑性分析(Pushover )的理解与应用摘要:本文首先介绍采用静力弹塑性分析(Pushover )的主要理论基础和分析方法,以Midas/Gen 程序为例,采用计算实例进行具体说明弹塑性分析的步骤和过程,表明Pushover 是罕遇地震作用下结构分析的有效方法。

关键词:静力弹塑性 Pushover Midas/Gen 能力谱 需求谱 性能点一、基本理论静力弹塑性分析方法,也称Pushover 分析法,是基于性能评估现有结构和设计新结构的一种静力分析方法,在一定精度范围内对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析。

简要地说,在结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力或侧向位移,单调加荷载(或位移)并逐级加大;一旦有构件开裂(或屈服)即修改其刚度(或使其退出工作),进而修改结构总刚度矩阵,进行下一步计算,依次循环直到控制点达到目标位移或建筑物倾覆为止,得到结构能力曲线,之后对照确定条件下的需求谱,并判断是否出现性能点,从而评价结构是否能满足目标性能要求。

Pushover 分析的基本要素是能力谱曲线和需求谱曲线,将两条曲线放在同一张图上,得出交会点的位移值,同位移容许值比较,检验是否满足特定地震作用下的弹塑性变形要求。

能力谱曲线由能力曲线(基底剪力-顶点位移曲线)转化而来(图1)。

与地震作用相应的结构基底剪力与结构加速度为正相关关系,顶点位移与谱位移为正相关关系,两种曲线形状一致。

其对应关系为:1/αG V S a =roofroof d X S ,11γ∆=,图1 基底剪力-顶点位移曲线转换为能力谱曲线其中1α、1γ、roof X ,1分别为第一阵型的质量系数,参与系数、顶点位移。

该曲线与主要建筑材料的本构关系曲线具有相似性,其实其物理意义亦有对应,在初始阶段作用力与变形为线性关系,随着作用力的增大,逐渐进入弹塑性阶段,变形显著增长,不论对于构件,还是结构整体,都是这个规律。

需求谱曲线由标准的加速度响应谱曲线转化而来。

结构静力弹塑性分析的原理和计算实例

结构静力弹塑性分析的原理和计算实例

结构静力弹塑性分析的原理和计算实例一、本文概述结构静力弹塑性分析是一种重要的工程分析方法,用于评估结构在静力作用下的弹塑性行为。

该方法结合了弹性力学、塑性力学和有限元分析技术,能够有效地预测结构在静力加载过程中的变形、应力分布以及破坏模式。

本文将对结构静力弹塑性分析的基本原理进行详细介绍,并通过计算实例来展示其在实际工程中的应用。

通过本文的阅读,读者可以深入了解结构静力弹塑性分析的基本概念、分析流程和方法,掌握其在工程实践中的应用技巧,为解决实际工程问题提供有力支持。

二、弹塑性理论基础弹塑性分析是结构力学的一个重要分支,它主要关注材料在受力过程中同时发生弹性变形和塑性变形的情况。

在弹塑性分析中,材料的应力-应变关系不再是线性的,而是呈现出非线性特性。

当材料受到的应力超过其弹性极限时,材料将发生塑性变形,这种变形在卸载后不能完全恢复,从而导致结构的永久变形。

弹塑性分析的理论基础主要包括塑性力学、塑性理论和弹塑性本构关系。

塑性力学主要研究塑性变形的产生、发展和终止的规律,它涉及到塑性流动、塑性硬化和塑性屈服等概念。

塑性理论则通过引入屈服函数、硬化法则和流动法则等,描述了材料在塑性变形过程中的应力-应变关系。

弹塑性本构关系则综合考虑了材料的弹性和塑性变形行为,建立了应力、应变和应变率之间的关系。

在结构静力弹塑性分析中,通常需要先确定材料的弹塑性本构模型,然后结合结构的边界条件和受力情况,建立结构的弹塑性平衡方程。

通过求解这个平衡方程,可以得到结构在静力作用下的弹塑性变形和应力分布。

弹塑性分析在结构工程中有着广泛的应用,特别是在评估结构的承载能力、变形性能和抗震性能等方面。

通过弹塑性分析,可以更加准确地预测结构在极端荷载作用下的响应,为结构设计和加固提供科学依据。

以上即为弹塑性理论基础的主要内容,它为我们提供了分析结构在弹塑性阶段行为的理论框架和工具。

在接下来的计算实例中,我们将具体展示如何应用这些理论和方法进行结构静力弹塑性分析。

动力时程分析和静力弹塑性分析方法的相同于不同点

动力时程分析和静力弹塑性分析方法的相同于不同点

时程分析法又称直接动力法,在数学上又称步步积分法。

顾名思义,是由初始状态开始一步一步积分直到地震作用终了,求出结构在地震作用下从静止到振动以至到达最终状态的全过程。

它与底部剪力法和振型分解反应谱法的最大差别是能计算结构和结构构件在每个时刻的地震反应(内力和变形)。

当用此法进行计算时,系将地震波作为输入。

一般而言地震波的峰值应反映建筑物所在地区的烈度,而其频谱组成反映场地的卓越周期和动力特性。

当地震波的作用较为强烈以至结构某些部位强度达到屈服进入塑性时,时程分析法通过构件刚度的变化可求出弹塑性阶段的结构内力与变形。

这时结构薄弱层间位移可能达到最大值,从而造成结构的破坏,直至倒塌。

作为高层建筑和重要结构抗震设计的一种补充计算,采用时程分析法的主要目的在于检验规范反应谱法的计算结果、弥补反应谱法的不足和进行反应谱法无法做到的结构非弹性地震反应分析。

时程分析法的主要功能有:1)校正由于采用反应谱法振型分解和组合求解结构内力和位移时的误差。

特别是对于周期长达几秒以上的高层建筑,由于设计反应谱在长周期段的人为调整以及计算中对高阶振型的影响估计不足产生的误差。

2)可以计算结构在非弹性阶段的地震反应,对结构进行大震作用下的变形验算,从而确定结构的薄弱层和薄弱部位,以便采取适当的构造措施。

3)可以计算结构和各结构构件在地展作用下每个时刻的地震反应(内力和变形),提供按内力包络值配筋和按地震作用过程每个时刻的内力配筋最大值进行配筋这两种方式。

总的来说,时程分析法具有许多优点,它的计算结果能更真实地反映结构的地震反应,从而能更精确细致地暴露结构的薄弱部位。

时程分析法有关的几个问题:1、恢复力特性曲线;恢复力特性曲线应用于计算必须模型化,常用的有双线型模型与退化三线型模型;退化三线型模型(附图)能较好地反映以弯曲破坏为主的钢筋混凝土构件的的特性,所以适用于此类构件计算。

2、结构计算模型及分析方法;3、地震波的选用;4、时程分析计算结果的处理。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

静力弹塑性分析方法(pushover法)的确切含义及特点结构弹塑性分析方法有动力非线性分析(弹塑性时程分析)和静力非线性分析两大类。

动力非线性分析能比较准切而完整的得出结构在罕遇地震下的反应全过程,但计算过程中需要反复迭代,数据量大,分析工作繁琐,且计算结果受到所选用地震波及构件恢复力和屈服模型的影响较大,一般只在设计重要结构或高层建筑结构时采用。

静力弹塑性分析方法,是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种简化方法,从本质上说它是一种静力分析方法。

具体地说,就是结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力,单调加载并逐级加大;一旦构件开裂(或屈服)即修改其刚度(或使其推出工作),进而修改结构总刚度矩阵,进行下一步计算,依次循环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),从而判断是否满足相应的抗震能力要求。

静力弹塑性分析方法(pushover法)分为两个部分,首先建立结构荷载-位移曲线,然后评估结构的抗震能力,基本工作步骤为:第一步:准备结构数据:包括建立模型、构件的物理参数和恢复力模型等;第二步:计算结构在竖向荷载作用下的内力。

第三步:在结构每层质心处,沿高度施加按某种规则分布的水平力(如:倒三角、矩形、第一振型或所谓自适应振型分布等),确定其大小的原则是:施加水平力所产生的结构内力与第一步计算的内力叠加后,恰好使一个或一批构件开裂或屈服。

在加载中随结构动力特征的改变而不断调整的自适应加载模式是比较合理的,比较简单而且实用的加载模式是结构第一振型。

第四步:对于开裂或屈服的杆件,对其刚度进行修改,同时修改总刚度矩阵后,在增加一级荷载,又使得一个或一批构件开裂或屈服;不断重复第三、四步,直到结构达到某一目标位移(当多自由度结构体系可以等效为单自由度体系时)或结构发生破坏(采用性能设计方法时,根据结构性能谱与需求谱相交确定结构性能点)。

对于结构振型以第一周期为主、基本周期在2s以内的结构,pushover方法能够很好地估计结构的整体和局部弹塑性变形,同时也能揭示弹性设计中存在的隐患(包括层屈服机制、过大变形以及强度、刚度突变等)。

在实际计算中必须注意一下几个问题:(1)、计算模型必须包括对结构重量、强度、刚度及稳定性有较大影响的所有结构部件。

(2)对结构进行横向力增量加载之前,必须把所有重力荷载(恒载和参加组合的活荷载)施加在相应位置。

(3)结构的整体非线性及刚度是根据增量静力分析所求得的基底剪力-顶点位移的关系曲线确定的。

(4)在某些情况下,静力弹塑性分析不能准确反映可能出现的破坏模式,因此需采取修正及采用两种横向分布模式。

对于计算步骤中的问题,由于牵扯大量图片及计算公式,这里就不在详细说明了。

对正在做PUSHOVER的朋友们可以给我留言交流。

静力非线性(Pushover)分析静力非线性(包括pushover)分析是一个强有力的功能,仅提供在ETABS 非线性版本中。

除了为基于抗震设计性能执行Pushover 分析外,此功能还可用于执行常规静力非线性分析和分段式(增加)构造的分析。

执行任何非线性将花费许多时间与耐性。

在执行静力非线性分析前,请仔细阅读下列全部信息。

要特别注意其中的重要事项。

非线性静力非线性分析中可以考虑几类非线性特征。

在框架/线单元中不连续的用户定义铰的材料非线性。

铰沿着任何框架单元长度指定到任何位置数上(参见线对象的框架非线性铰指定)。

非耦合弯矩、扭矩、轴力和剪力铰是有效的。

也有根据铰位置上的交互作用轴力和弯矩所屈服的耦合P-M2-M3 铰。

在相同的位置可存在多于一种的铰类型。

例如,可以指定一个M3(弯矩)和一个V2(剪力)铰到框架单元的相同端部。

所提供的默认铰属性是基于ATC-40 和FEMA-273 标准的。

在连接单元中材料的非线性。

有效非线性特征包括沿任何自由角度的缝隙(仅压力)、hook(仅张力)、单轴塑性,以及两种基本隔震器类型(双轴塑性和双轴磨擦/摆动)(参见线对象的连接属性指定)。

连接阻尼属性在静力非线性分析中没有效应。

所有单元中的几何非线性。

可以选择仅考虑P-△效应或考虑P-△效应加上大位移(请参见几何非线性效应)。

大位移效应考虑变形配置的平衡,并允许用于大平移和旋转。

但是,每个单元中的应变被假设保留为小值。

分段(顺序)施工。

在每个分析工况中,可按阶段施工顺序添加或删除构件(请参见静力非线性分段施工)。

分析工况静力非线性分析可由任何数量的工况组成。

每个静力非线性工况在结构中可有不同的荷载分布。

例如:典型静力非线性分析可由三种工况组成。

第一种为结构应用重力荷载,其次为在结构的高度上应用一个横向荷载分布,第三种将在结构高度上应用另一个横向荷载分布。

静力非线性工况可从零初始状态开始,或从前一工况末的结果开始。

在前一例子中,重力工况将从零初始状态开始,两个横向工况可从重力工况末开始。

每个分析工况可由多个施工阶段组成。

例如:这可能在结构逐层施工中被用于重力分析静力非线性分析工况完全独立于所有ETABS 中其它的分析类型。

尤其是,任何为线性和动态分析执行的初始P-Δ 分析在静力非线性分析工况中没有影响。

只有线性模态形状交互作用可在静力非线性工况中用于荷载。

静力非线性分析工况可被用于设计。

通常把线性和非线性结果组合起来没有意义,所以可以被用于设计的静力非线性工况应包括所有的荷载、适当的尺度,它们可为设计检查进行组合。

荷载应用在给定的静力非线性工况结构上的荷载分布,定义为下列的一个或多个项的成比例组合:任一静载工况。

在三个全局方向的任一方向上的匀加速度作用。

在每个节点力对于从属此节点的质量是成比例的,并在指定的方向上产生作用。

任何特征或瑞兹模态的一个模态荷载。

在每个节点的力与模态位移、模态角速度的平方(w2)以及从属此节点质量的乘积成比例,并在模态位移方向上作用。

每个建筑构造方案的荷载组合是增加的,即如果是开始于前一个静力非线性工况,它是对已经在结构上作用的荷载的额外补充。

在单一工况下的分段施工期间,当被添加时,所指定的荷载应用到每个阶段。

如果在分段施工期间一个单元被删除,则删除全部被此单元携带的荷载(包括来自于以前工况的荷载)。

荷载控制应用荷载有两类明显不同的控制。

每个工况可使用一个不同的荷载控制类型。

选择通常根据荷载的物理性质与结构的预期性能:力控制。

应用全部指定的荷载组合。

当已知荷载(如重力荷载),且预期结构能够支承此荷载时,应当使用力控制。

分段施工需要力控制。

位移控制。

结构中被监控的单一位移分量(或成对位移)是被控制的。

需要对荷载组合的数量增减,直到控制位移达到指定的数值为止。

当找到了指定的位移(如抗震荷载)时,此处应用的荷载量事先是不知道的,或当结构可预期失去强度或变成不稳定时,应使用位移控制。

位移控制不能用于分段施工。

分析结果从静力非线性分析中可获得几种输出类型:基底反力和监控的位移可以被出图。

沿Pushover 曲线上每个点的基底反力vs 监控的位移数值表格,连同超过其铰属性强制位移曲线上某些控制点的铰数量表格,可在屏幕上查看、打印或保存为文件。

基底反力vs 监控的位移可按ADRS 格式出图,此处垂直轴是谱加速度,而水平轴是谱位移。

需要的谱可在出图上被重叠。

将能力谱(ADRS 能力与需求曲线)、有效周期与有效阻尼的数值制成表格,以在屏幕中进行查看、打印或保存为文件。

铰排列的顺序与每个铰的色标状态可按图形方式进行查看,根据逐步原则,静力非线性工况可按步进行。

构件力和应力也能以图形化方式进行查看,根据逐步原则,静力非线性工况可按步进行。

所选构件的构件力和铰结果可写入为电子表格格式的文件,随后在电子数据表格程序中处理。

所选构件的构件力和铰结果可写入到Access 数据库格式的文件中。

下列常规步骤顺序涉及执行静力非线性分析:生成一个与任何其它分析一样的模型。

注意:虽然其它单元类型可显示在模型中,但框架和连接单元限制为材料非线性。

即便要定义静力荷载工况,也需要在静力非线性分析中使用(定义菜单> 静力荷载工况命令进行访问)。

定义任何框架单元的钢或混凝土设计所需的静力或动力分析工况。

如需要定义铰属性,可通过定义菜单> 框架非线性铰属性命令进行。

如需要指定铰属性,可通过设定菜单> 框架/线> 非线性铰命令进行。

如需要定义非线性连接属性,可通过定义菜单> 连接属性命令进行。

如需要铰连接属性指定到框架/线单元上,可通过设定菜单> 框架/线> 连接属性命令进行。

运行基本线性和动态分析(通过分析菜单> 运行命令进行)。

如果任何混凝土铰属性是基于默认数值的,以便被程序所计算,用户就可执行混凝土设计,决定使用的钢筋。

如果任何钢铰属性是基于默认数值的,以便被程序所计算,用户就可执行钢设计,程序决定使用合适的截面。

对于分段施工,定义代表各完成施工阶段的组。

定义静力非线性工况(定义菜单> 静力非线性/Pushover 工况命令进行)。

运行静力非线性分析(分析菜单> 运行静力非线性分析命令进行)。

复查静力非线性结果(显示菜单> 显示静力Pushover 曲线命令)、(显示菜单> 显示变形后形状命令)、(显示菜单> 显示构件力/应力图命令)和(文件菜单> 表格打印> 分析输出命令)。

执行任何利用静力非线性工况的设计检查。

按需要修订模型并反复进行。

重要事项进行非线性分析需要时间与耐心。

每个非线性问题都不一样。

预计您需要一定的时间来学会解决每个新问题的最佳方法。

从简单开始,并逐步完善。

确保模型性能在线性荷载与模态分析下如所期望的那样。

宁可起始在预期为最大非线性域中逐步添加铰,也不在起始就到处使用铰。

使用不丢失主构件强度的铰模型开始;可在以后修改铰模型或重新设计结构。

执行没有非线性几何形的初始分析。

添加P-Δ 效应,最终很有可能导致大面积的破坏。

以适度目标位移和有限制的步骤数量开始。

在开始时,目标应是快速执行分析,以便可得到建模的体验。

当通过建模实践增长了信心,可更进一步地学习,并考虑到更极端的非线性状态。

在数学上,静力非线性分析不总是保证有唯一的解决方案。

动态分析的惯性效应可遵循真实世界结构路径的限制。

但这不是真实的静力分析,尤其在由于材料或几何非线性造成失去强度的不稳定工况下。

小规模改变属性或荷载可导致在非线性反应中大规模的改变。

由于这种原因,考虑许多不同的荷载工况是相当重要的,而且可在结构属性变化效果的敏感度进行研究。

静力非线性工况数据对话框:静力非线性工况数据访问静力非线性工况数据对话框,可使用定义菜单>静力非线性/Pushover工况命令,并点击添加新工况或修改/显示新工况按钮静力非线性工况数据对话框具有下列域:选项域力的控制通过勾选适当的复选框选择分析类型、控制的力或控制的位移:转到由模式定义的荷载水平。

相关文档
最新文档