靜力彈塑性和動力彈塑性幾個熱點問題PPT課件

1、目 錄1. 為什么要做靜力或動力彈塑性分析？2. 是做靜力彈塑性還是做動力彈塑性？3. 影響分析結(jié)果的因素？4. 初始荷載要用施工階段分析結(jié)果嗎？5. Pushover分析應(yīng)選擇什么樣的加載模式？6. 如何選取動力彈塑性的地震波？7. 用鉸模型還是纖維模型？8. 要考慮樓板的彈塑性嗎？第1頁/共45頁目 錄8. 看什么結(jié)果？如何整理結(jié)果？9. 我能學(xué)會嗎？需要多久能學(xué)會？10.其它幾個問題-動力彈塑性分析采用顯式積分還是隱式積分-計算鉸特性值時用材料的設(shè)計值？標(biāo)準(zhǔn)值？極限值？-泊松比對墻單元非線性分析的影響？-墻單元在非線性分析時的剪切模量取值？-如何判斷墻是否發(fā)生了剪切破壞？-分析時間問題第

2、2頁/共45頁目 錄1. 為什么要做靜力或動力彈塑性分析？第3頁/共45頁1.為什么要做靜力或動力彈塑性分析？ 你知道自己設(shè)計的結(jié)構(gòu)到底能抵抗多大的地震嗎？ 你知道自己設(shè)計的結(jié)構(gòu)在大震時什么地方先破壞嗎？ 你知道自己設(shè)計的結(jié)構(gòu)是先發(fā)生剪切破壞還是彎曲破壞？ 結(jié)構(gòu)屈服后還能抵抗多大的地震力和變形？ 你用實配鋼筋驗算過“強剪弱彎”、“強柱弱梁”嗎？ 大震下要結(jié)構(gòu)要保持彈性需要多大截面和配筋？第4頁/共45頁目 錄2. 是做靜力彈塑性還是做動力彈塑性？第5頁/共45頁2. 是做靜力彈塑性還是做動力彈塑性分析？靜力彈塑性的優(yōu)點： 簡單方便、概念清晰 計算效率高 整理結(jié)果較為容易靜力彈塑性的弱點： 只適

3、合多層結(jié)構(gòu) 不能準(zhǔn)確計算出鉸順序 不能反映結(jié)構(gòu)的動力特性(滯回特性)第6頁/共45頁2. 是做靜力彈塑性還是做動力彈塑性分析？動力彈塑性的優(yōu)點： 能夠反映結(jié)構(gòu)的動力特性 正確反映出鉸順序 相對準(zhǔn)確的反映結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)動力彈塑性的弱點： 理論較為復(fù)雜，難于學(xué)習(xí)掌握 分析結(jié)果受地震波等參數(shù)影響較大 計算時間較長且整理結(jié)果較為繁瑣第7頁/共45頁2. 是做靜力彈塑性還是做動力彈塑性分析？新抗規(guī)條規(guī)定：“應(yīng)應(yīng)”進行彈塑性變形驗算的結(jié)構(gòu)如下：進行彈塑性變形驗算的結(jié)構(gòu)如下： 1) 8度III、IV類場地和9度時，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架； 2) 79度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝

4、土框架結(jié)構(gòu)； 3)高度大于150m的結(jié)構(gòu)； 4)甲類建筑和9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)； 5)采用隔震和消能減震設(shè)計的結(jié)構(gòu)； “宜宜”進行彈塑性變形驗算的結(jié)構(gòu)如下：進行彈塑性變形驗算的結(jié)構(gòu)如下： 1)表所列高度范圍且屬于表所列豎向不規(guī)則類型的高層建筑結(jié)構(gòu)； 2)7度III、IV類場地和8度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)； 3)板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房； 4)高度不大于150m的其它高層鋼結(jié)構(gòu)。 5)不規(guī)則的地下建筑結(jié)構(gòu)和地下空間綜合體。第8頁/共45頁2. 是做靜力彈塑性還是做動力彈塑性分析？1. 高度200m 時，應(yīng)采用彈塑性時程分析法；3. 高度在150200m 時

5、，可視結(jié)構(gòu)不規(guī)則程度選擇靜力或時程分析法。4. 高度超過300m 的結(jié)構(gòu)，應(yīng)由兩個獨立的計算，進行核； 5. 復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)進行施工模擬分析，應(yīng)以施工全過程完成后的內(nèi)力為初始狀態(tài)6. 彈塑性時程分析宜采用雙向或三向地震輸入7. 構(gòu)件的幾何尺寸、混凝土構(gòu)件所配的鋼筋和型鋼、混合結(jié)構(gòu)的鋼構(gòu)件應(yīng)按實際情況參與計算。8. 鋼筋和混凝土材料的本構(gòu)關(guān)系可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010 的有關(guān)規(guī)定采用。9. 應(yīng)考慮幾何非線性影響新高規(guī)條、規(guī)定：第9頁/共45頁目 錄3. 影響分析結(jié)果的因素？第10頁/共45頁3. 影響分析結(jié)果的因素？ 線性設(shè)計結(jié)果 - 不能有超筋超限的構(gòu)件 荷載 - 初始荷載作

6、用下不要有屈服的構(gòu)件 - Pushover：加載模式(層剪力模式) - 動力彈塑性：地震波 鉸特性 - 是否采用了實配鋼筋計算的？ - 如何計算的？（標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計值、平均值) - 纖維的劃分精度 程序非線性分析方法的收斂性 5. 人為操作失誤第11頁/共45頁目 錄4. 初始荷載要用施工階段分析結(jié)果嗎？第12頁/共45頁4. 初始荷載要使用施工階段結(jié)果嗎？ 選擇初始荷載的目的 - 實際上要選擇的是初始內(nèi)力狀態(tài) - 計算初始狀態(tài)基礎(chǔ)上的地震作用效應(yīng) 理論上應(yīng)使用施工階段分析的內(nèi)力結(jié)果 - 考慮和不考慮施工階段分析，內(nèi)力結(jié)果相差較大 準(zhǔn)確的施工階段分析 - 要考慮實際的結(jié)構(gòu)、荷載、邊界的變化 目前

7、一般采用DL+0.5*LL （FEMA建議 0.25*LL) 第13頁/共45頁目 錄5. Pushover分析應(yīng)選擇什么樣的加載模式？第14頁/共45頁5. Pushover分析應(yīng)選取什么樣的加載模式？ Pushover分析的加載模式 - 靜力荷載工況、等加速度、振型、層地震剪力 原則：應(yīng)反映實際的地震力分布 一般選擇：第一振型 - 原因：多層結(jié)構(gòu)的地震力接近倒三角形，與第一振型接近 推薦：層剪力模式，對高層或不規(guī)則結(jié)構(gòu)更接近實際的地震力分布 固定加載模式的理論缺陷：加載模式在分析過程中不變 第15頁/共45頁目 錄6. 如何選取動力彈塑性的地震波？第16頁/共45頁6. 如何選取動力彈塑性

8、分析地震波？合理選波的三個方面 選取頻譜特性Tg、持續(xù)時間滿足要求的波 選取滿足抗規(guī)要求的三條波(兩條實際，一條人工) - 三條波平均影響系數(shù)的要求 - 三條波基底剪力的要求 合理調(diào)幅 - 用有效峰值加速度調(diào)幅 第17頁/共45頁目 錄7. 用鉸模型還是纖維模型？第18頁/共45頁7. 鉸模型和纖維模型的優(yōu)缺點？鉸模型的優(yōu)點 容易判斷構(gòu)件層面的損傷 可以考慮剪切破壞 計算效率相比纖維模型要高鉸模型的缺點 不能判斷截面局部的損傷 - 什么地方開裂、壓碎，哪些鋼筋屈服等 第19頁/共45頁7. 鉸模型和纖維模型的優(yōu)缺點？纖維模型的特點(受纖維數(shù)量、變形協(xié)調(diào)的影響) 第20頁/共45頁目 錄8. 需

9、用考慮樓板的彈塑性嗎？第21頁/共45頁8. 需要考慮樓板的動力彈塑性嗎？理論上需要 樓板鋼筋的影響 樓板剛度的變化對橫向分析結(jié)果的影響 可能會影響梁、柱、墻的出鉸順序?qū)崿F(xiàn)起來有難度 如何考慮樓板配筋 - 板的單元劃分很不規(guī)則，如何找到對應(yīng)位置的配筋 應(yīng)力集中的影響 - 樓板與墻、連梁等連接位置在橫向荷載作用下會產(chǎn)生應(yīng)力集中 - 應(yīng)力集中位置很容易過早進入塑性，這是不真實的 - 這會影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和分析的收斂性第22頁/共45頁目 錄9. 看什么結(jié)果？如何整理結(jié)果？第23頁/共45頁結(jié)構(gòu)大師差別化功能新流程、新技術(shù)、新設(shè)計：第三代結(jié)構(gòu)設(shè)計解決方案 靜力彈塑性結(jié)果靜力彈塑性結(jié)果 動力彈塑性

10、結(jié)果動力彈塑性結(jié)果 結(jié)果比較結(jié)果比較第24頁/共45頁結(jié)構(gòu)大師差別化功能新流程、新技術(shù)、新設(shè)計：第三代結(jié)構(gòu)設(shè)計解決方案靜力彈塑性結(jié)果靜力彈塑性結(jié)果性能點位置（中震、大震）性能點位置（中震、大震）彈塑性層間位移角：看附錄彈塑性層間位移角：看附錄M M規(guī)定規(guī)定基底剪力：大震基底剪力：大震/ /反應(yīng)譜結(jié)果的約反應(yīng)譜結(jié)果的約3 3倍倍構(gòu)件承載力：驗算方法看附錄構(gòu)件承載力：驗算方法看附錄M M規(guī)定規(guī)定出鉸類型出鉸類型符合強柱弱梁、強剪弱彎要求符合強柱弱梁、強剪弱彎要求注意：注意：PushoverPushover分析不能準(zhǔn)確獲得出鉸順序分析不能準(zhǔn)確獲得出鉸順序第25頁/共45頁結(jié)構(gòu)大師差別化功能新流程、新

11、技術(shù)、新設(shè)計：第三代結(jié)構(gòu)設(shè)計解決方案動力彈塑性結(jié)果動力彈塑性結(jié)果查看最大、最小值（中震、大震）查看最大、最小值（中震、大震）彈塑性層間位移角：看附錄彈塑性層間位移角：看附錄M M規(guī)定規(guī)定基底剪力：大震下位反應(yīng)譜結(jié)果的約基底剪力：大震下位反應(yīng)譜結(jié)果的約3 3倍倍構(gòu)件承載力：驗算方法看附錄構(gòu)件承載力：驗算方法看附錄M M規(guī)定規(guī)定出鉸順序、出鉸類型出鉸順序、出鉸類型符合強柱弱梁、強剪弱彎要求符合強柱弱梁、強剪弱彎要求第26頁/共45頁609650.00165686420.00165515700.00091639100.001131492850.00885OK1624350.00986OK211333

12、0.00339OK靜力彈塑性與動力彈塑性分析結(jié)果比較3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師第27頁/共45頁- - 最大層間位移角最大層間位移角191 Step靜力彈塑性分析結(jié)果3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師性能點第28頁/共45頁12th Story211 step191 step100 step12th Story100 step150 step12th Story191 step(性能點步驟驟)12th Story211 step(極極限)150 step靜力彈塑性分析結(jié)果- 各步驟框架鉸狀態(tài)3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師第

13、29頁/共45頁- 墻鉸狀態(tài)墻鉸狀態(tài)( (砼抗壓破壞砼抗壓破壞) )1st Story191 step砼抗壓破壞等級1st Story211 step靜力彈塑性分析結(jié)果3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師第30頁/共45頁- 墻鉸狀態(tài)（混凝土剪切破壞)1st Story191 step (性能點)砼砼剪切破壞等級級1st Story211 step (最終終)1st Story52 step (屈服)靜力彈塑性分析結(jié)果3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師第31頁/共45頁- 墻鉸狀態(tài)（鋼筋破壞墻鉸狀態(tài)（鋼筋破壞) )9th Story191 step鋼鋼筋破

14、壞等級級9th Story211 step靜力彈塑性分析結(jié)果3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師第32頁/共45頁- 層剪力、層間位移角動力彈塑性分析結(jié)果3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師第33頁/共45頁- - 連梁的滯回曲線連梁的滯回曲線動力彈塑性分析結(jié)果動力彈塑性分析結(jié)果3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師結(jié)構(gòu)大師第34頁/共45頁- - 混凝土墻的應(yīng)力混凝土墻的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線動力彈塑性分析結(jié)果動力彈塑性分析結(jié)果3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師結(jié)構(gòu)大師第35頁/共45頁 延性系數(shù)延性系數(shù)(D/D1)

15、(D/D1)動力彈塑性分析結(jié)果動力彈塑性分析結(jié)果3. 多樣的非線性分析結(jié)果多樣的非線性分析結(jié)果結(jié)構(gòu)大師結(jié)構(gòu)大師第36頁/共45頁目 錄10. 我能學(xué)會嗎？需要學(xué)多久？第37頁/共45頁1. 靜力彈塑性靜力彈塑性/動力彈塑性分析數(shù)據(jù)自動生成功能動力彈塑性分析數(shù)據(jù)自動生成功能1. 1. 只需一鍵，就能生成所有分析數(shù)據(jù)！只需一鍵，就能生成所有分析數(shù)據(jù)！結(jié)構(gòu)大師第38頁/共45頁2. 可導(dǎo)入實際配筋計算構(gòu)件的鉸特性可導(dǎo)入實際配筋計算構(gòu)件的鉸特性2. 2. 只需一鍵，就可導(dǎo)入施工圖中的實際配筋后準(zhǔn)確計算所有構(gòu)件的鉸特性只需一鍵，就可導(dǎo)入施工圖中的實際配筋后準(zhǔn)確計算所有構(gòu)件的鉸特性 繪圖師中的實際配筋繪圖師中的實際配筋 結(jié)構(gòu)大師第39頁/共45頁目 錄10.其它幾個問題-動力彈塑性分析采用顯式積分還是隱式積分顯式積分優(yōu)點：非線性分析容易收斂顯式積分的使用：爆炸（1/1000秒）、非線性特性明顯的結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu) ：隱式 積分足夠（地震波時間步長0.02秒） 第40頁/共45頁目 錄10.其它幾個問題-計算鉸特性值時用材料的標(biāo)準(zhǔn)值？設(shè)計值？極限值？按附錄M規(guī)定一般開裂彎矩、屈服彎矩用標(biāo)準(zhǔn)值極限彎矩用極限值混凝土一般推薦用三折線鉸，鋼結(jié)構(gòu)用雙折線鉸混凝土用四折線武田模型、FEMA鉸時才有極限值第41頁/共45頁目 錄10.其它幾個問題-泊松比對墻單元非線性分析的影響？-墻單元在非線性