钢筋混凝土结构非线性动力反应分析

1 问题描述 (1)

2 模型建立 (2)

2.1 轴网布置 (2)

2.2 材料定义 (2)

2.3 截面定义 (3)

2.4 楼板定义 (8)

2.5 构件布置............................................................... 错误！未定义书签。

2.6 构件剖分 (10)

2.7 节点束缚指定 (11)

2.8 先单元插入点指定 (11)

2.9 刚域指定 (12)

2.10 整体模型 (12)

2.11 荷载模式定义 (13)

2.12 质量源定义 (14)

2.13 荷载定义 (14)

2.14 荷载工况定义 (15)

2.14.1 模态分析工况 (15)

2.14.1 反应谱工况 (16)

2.14.3 COMBINE工况(计算柱轴力) (17)

2.14.3 时程反应分析工况 (18)

2.15 定义组 (21)

3 振型分解反应谱法结果 (22)

3.1 楼层剪力及水平地震作用 (22)

3.2 内力图 (23)

3.2.1 弯矩图 (23)

3.2.2 剪力图 (24)

3.2.3 轴力图 (25)

4 塑性铰的计算与定义 (26)

4.1 梁铰柱铰的计算 (26)

4.1.1 梁铰的计算 (26)

4.1.2 柱铰的计算 (29)

4.2 铰属性设置 (31)

4.2.1 梁铰属性设置 (31)

4.2.2 柱铰的设置 (32)

4.3 梁柱铰的指定 (35)

5 时程反应分析结果 (36)

5.1 层位移 (36)

5.2 层间位移 (38)

5.3 层间位移角 (38)

5.4 层剪力 (39)

5.5 出铰情况及破坏机制 (40)

1 问题描述

已知结构为一栋四层框架结构。结构布置如图1-1所示，构件尺寸及配筋情况如图1-2。混凝土强度等级为：1～5层采用C40；6、7层采用C30，恒载按实际梁、板、柱实际重量计算，不考虑装饰荷载，活荷载按2KN/m2考虑，不考虑风荷载。对N23波（峰值加速度350.13cm/s2）进行调整，满足八度（0.2g）地震的加速度幅值。计算下列问题：

1）采用振型分解法，计算该结构在小震时的地震作用，并画出地震内力图2）结构在罕遇地震作用下的时程反应性能（包括层位移、层间位移、层间位移角、层剪力、基底剪力及结构的出铰情况和破坏机制）。

图1-1

图1-2 梁柱配筋图

2 模型建立

2.1 轴网布置

根据题目要求的轴网尺寸、结构布置等结构信息，在sap2000的编辑轴网对话框中依次输入数据，建立结构的几何模型。

建模过程中，采用的统一单位制为(N，mm，C)，建模过程如下所示：

图2.1.1轴网的编辑

2.2 材料定义

依题目要求，采用快速定义材料，定义混凝土材料与钢筋材料：

混凝土：1-3层采用C40，4层采用C30；

钢筋：HPB300，HRB335两种钢筋。

具体定义过程以C40和HRB335为例：

图2.2.1定义材料

图2.2.2材料属性

2.3 截面定义

这里的截面包括不同尺寸，不同配筋，不同混凝土强度，不同位置的各种截面。根据1、2、4层与3层的混凝土强度等级不同，边梁和主梁的楼板加强作用不同，主梁和次梁的截面尺寸不同，故定义10种梁截面形式，8种柱截面形式，具体如下：

“2FLG1”（二层主梁，C40混凝土，截面300mmx600mm）；

“2,4FLG2”（二层、四层边次梁，C40混凝土，截面300mmx300mm）；“2,4FLG3”（二层、四层中次梁，C40混凝土，截面300mmx400mm）；“3FLG1”（三层主梁，C30混凝土，截面300mmx600mm）；

“3FLG2”（三层边次梁，C30混凝土，截面300mmx300mm）；

“3FLG3”（三层中次梁，C30混凝土，截面300mmx400mm）；

“4，RFLG1”（顶层主梁，C40混凝土，截面300mmx600mm）；“RFLG2”（顶层边次梁，C40混凝土，截面300mmx300mm）；“RFLG3”（顶层中次梁，C40混凝土，截面300mmx400mm）；

“1FLC1”（一层边柱，C40混凝土，截面500mmx500mm）；

“1FLC2”（一层中柱，C40混凝土，截面500mmx500mm）；

“2FLC1”（二层边柱，C40混凝土，截面500mmx500mm）；

“2FLC2”（二层中柱，C40混凝土，截面500mmx500mm）；

“3FLC1”（三层边柱，C40混凝土，截面500mmx500mm）；

“3FLC2”（三层中柱，C40混凝土，截面500mmx500mm）；

“4FLC1”（四层边柱，C40混凝土，截面500mmx500mm）；

“4FLC2”（四层中柱，C40混凝土，截面500mmx500mm）；

图2.3.1框架截面定义

“1FLC1”为例，说明柱截面的定义过程，如下：

2.3.2框架柱截面定义

图2.3.3框架柱截面布筋

以“2FLG1”为例，说明梁截面的定义过程，如下：

图

2.3.4框架梁截面定义

图2.3.5框架柱截面布筋

图2.3.6框架梁截面惯性矩放大系数

2.4 楼板定义

由于楼板的跨度相对比较大，板厚为130mm，剪切作用不是很明显，这里选用薄壳模型。由于结构的1,2,4和3层所使用的混凝土标号不同，这里需要定义两种板截面形式：

“S1，2,4”（一，二，四层楼板，C40混凝土，130mm厚）

“S3”（三层楼板，C30混凝土，130mm厚）

图2.4.1面截面定义