sap2000彈塑性分析方法

1、SAP2000彈塑性分析方法運用總結結構的抗震設計一般可通過三個方面來實 現(xiàn)，一種是增加結構的截面和剛度來“抗震，此 地.時如果要使結構在大震作用下保持彈性狀態(tài)，結構需 要具有如右圖所示的承載能力，此時結構的設計截面 會變得非常不經濟；第二種方法是容許結構發(fā)生一定 的塑性變形，并保證結構不發(fā)生倒塌的耐震設計（或叫延性設計）；第三種方法是通過一些裝置（如阻尼器、隔振裝置等）來吸收能量的減震或 隔震設計。當結構和結構構件具有一定的延性時， 大震作用下部分構件會發(fā)生屈服，此 時結構的周期會變長，結構周期的變長反過來減小了地震引起的慣性力，即塑性 錢的出現(xiàn)吸收了部分地震能量，從而避免了結構的倒塌。對結

2、構抗震性能的評價 以往多從強度入手，但結構在發(fā)生屈服后仍具有一定的耗能和變形能力，因此用能夠反映結構延性和耗能能力的變形評價結構的抗震性能應更為合適。通過動力彈塑性分析我們不僅要了解結構發(fā)生屈服和倒塌時的地震作用的大小，同時也要了解結構的變形能力（彈塑性層間位移角、延性系數(shù)等）、構件的變形能力、較 出現(xiàn)順序等，從而實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的三水準設防目標。目的：1）評價建筑在罕遇地震下的抗震性，根據(jù)主要構件的塑性破壞情況和整體 變形情況，確認結構是否滿足性能目標的要求。2）研究超限對結構抗震性能的影響，包括罕遇地震下的最大層間位移；3）根據(jù)以上分析結果，針對結構薄弱部位和薄弱構件提

3、高相應的加強措施。彈塑性分析兩種方法：1、靜力彈塑性方法push-over2、動力彈塑性時程分析建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010（以下簡稱抗規(guī)）第1.0.1條中規(guī)定 了三水準設防目標為 小震不壞、中震可修、大震不倒抗規(guī)5.5.2條中分 別規(guī)定了 應進行彈塑性變形驗算和宜進行彈塑性變形驗算的結構?？挂?guī) 第5.1.2條第3款規(guī)定對于特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和抗規(guī)表 5.1.2-1所 列高度范圍的高層建筑，應采用時程分析法進行多遇地震（小震）下的補充計算。高層混凝土結構技術規(guī)程JGJ3-2010第3.3.4條也有相關規(guī)定。.靜力彈塑性方法 push-over基本原理:Pushover的分析

4、方法(擬動力推覆法),主要基于兩本手冊,一本是由美 國應用技術委員會編制的混凝土建筑抗震評估和修復(ATC-40),另一本是由美國聯(lián)邦緊急管理廳出版的房屋抗震加固指南(FEMA273/274%混凝土塑性較本構關系和性能指標來自于ATC- 40,鋼結構塑性較本構關系和性能指標來自 于(FEMA273/274)，而Pushover方法的主干部分，即分析部分采用的是能力譜法 來自于ATC-4Q其主要步驟如下：(1)用單調增加水平荷載作用下的靜力彈塑性分析，計算結構的基底剪力-頂點 位移曲線(圖1(a)。(2)建立能力譜曲線對不很高的建筑結構，地震反應以第一振型為主，可用等效單自由度體系 代替原結構。

5、因此，可以將曲線轉換為譜加速度-譜位移曲線，即能力譜曲線(圖1(b)圖I hi而曲端和癥”諧之間的仁耀1 n - 小式十分別為拈悔制 作肘臼振邛步用牧孤可態(tài)噴a.%艮俎四沙結構質點仲柞.Nt H苫詞-%- i其中 1UJM就的城立用 里1中餐點E的捱幄露 一*型1斗鼻值融冊息的振幅.(3)建立需求譜曲線需求譜曲線分為彈性和彈塑性兩種需求譜。對彈性需求譜，可以通過將典型(阻尼比為5%)加速度Sag應譜與位移Sd反應譜畫在同一坐標系上(圖2(a), 根據(jù)彈性單自由度體系在地震作用下的運動方程可知Sa和$必間存在下面的關系(4)性能點的確定利用有效阻尼系數(shù)計算響應譜的譜折減系數(shù).將能力譜曲線和某一水

6、準地震的需求譜畫在同一坐標系中(見圖4),兩曲線的交點稱為性能點，性能點所對應的位移即為等效單自由度體系在該地震作 用下的譜位移。將譜位移按式(1)轉換為原結構的頂點位移，根據(jù)該位移在原結 構VB Urffl線的位置,即可確定結構在該地震作用下的塑性較分布、桿端截面的曲率、總側移及層間側移等，綜合檢驗結構的抗震能力。若兩曲線沒有交點，說明結構的抗震能力不足，需要重新設計。SAP200巡序中的地震反應譜與我國建筑抗震設計規(guī)范(GB500112010)的地震反應譜表達方式略有不同，需經等效后換成程序中的系數(shù)，程序中的反 應譜如圖5所示。+加載形式二.動力彈塑性時程分析基本原理：時程分析法又稱直接動

7、力法，在數(shù)學上又稱步步積分法。是由初始狀態(tài)開始 一步一步積分直到地震作用終了，求出結構在地震作用下從靜止到振動以至到達最終狀態(tài)的全過程。它與底部剪力法和振型分解反應譜法的最大差別是能計 算結構和結構構件在每個時刻的地震反應(內力和變形)。當用此法進行計算時，將地震波作為輸入。地震波的峰值應反映建筑物所在 地區(qū)的烈度，而其頻譜組成反映場地的卓越周期和動力特性。當?shù)卣鸩ǖ淖饔幂^ 為強烈以至結構某些部位強度達到屈服進入塑性時， 時程分析法通過構件剛度的 變化可求出彈塑性階段的結構內力與變形。 這時結構薄弱層間位移可能達到最大 值，從而造成結構的破壞，直至倒塌。作為高層建筑和重要結構抗震設計的一種 補

8、充計算，采用時程分析法的主要目的在于檢驗規(guī)范反應譜法的計算結果、彌補反應譜法的不足和進行反應譜法無法做到的結構非彈性地震反應分析。彈塑性力學方程：M u+ C u+ Ku = F(l)式中：u為節(jié)點位移向量，結構連續(xù)體的位移場可通過節(jié)點位移向量求得； M為 質量矩陣；C為阻尼矩陣；K為剛度矩陣；F為外力向量函數(shù)；t為時間變量。地 震作用時，F(xiàn)-其中巴為地面運動加速度，即地震波。三、5#北塔彈塑性時程分析模型建立轉換路徑：從YJK-ETABS-SAP2000,YJ微基本靜力計算，ETABST做 彈性時程分析，SAP200喊彈塑性時程分析。YJK15.0可直接YJK- SAP2000這樣有利于模型

9、方便的建立。確保模型準確轉換過來的模型存在大量問題，需要注意檢查，基本靜力計算(D /L/W/modle/E Q)。建議不對墻元進行劃分，導入 sap以后 手動劃分，再用面束縛功能粘接不共點的面。樓板仍可采用殼單元， 為使導荷更實際，可對殼進行12m左右劃分；并對框架在節(jié)點處形 成分析節(jié)點，解決樓板及次梁位移協(xié)調。盡量簡化模型，盡量自己建立模型，保留主要抗側力構件比對彈塑性模型與原模型，包括自重、包活載、截面大小、材料屬性。導過來的 模型只是幾何模型，有的參數(shù)還是錯的，這些參數(shù)必須自己更正。工況名稱類型DEAD1Linear SlavicLIVELinear StaticW.Linear St

10、aticWLinear StaticMODALMedalEXResponse SpectrumEYReiponie： SpectrumACASE1Nonlineat Direct lrtegra(ion Hittor/PdNonlinedf Static修改質量源來自荷載(取重力荷載代表值1.0D+0.5L )設置荷載模式及工況及荷載組合校對靜力分析結果就結構周期、模態(tài)、基底反力、各單工況位移等于原模型比對，誤差5蛆內較合理，超出檢查原因修改。阻尼設置瑞利阻尼，質量及剛度比例系數(shù)，混凝土結構阻尼 0.050.07。一、 時程函數(shù)定義此時地震波以右下角單位一致，若與罕遇地震峰值單位不一致，在荷載

11、工程中調整，也可以調整峰值數(shù)值大小。地震波的選取十分重要，應按照規(guī)范選取。2.塑性較定義構件較定義SL橫向變形A點A總是原點4點B代表屈服。在上升到點B較內沒有變形，無論對點B指定何種變形值。在點B的位移（轉動）將從點C、D和E的變形中減去。只有超過點 B的 塑性變形將被較顯現(xiàn)。4點C代表校的極限承載力。4 點D代表錢的殘余強度。4點E代表完全失效。超過點E,較將荷載降至在E點下水平軸的點F。4 點IO （立即使用），LS （生命安全），和CP （防止倒塌）首先設定材料非線性本構關系（混凝土規(guī)范附錄C2.3、C2.4）,塑性較基于材 料本構設置觀測點及滯回曲線原則。 復雜截面應自己定義屈服面，

12、如型鋼混凝土 柱等。梁較M3柱較P-MM? 容許準則即確認塑性錢的轉動限值，參考 FEMA35廢5-6、表5-7、表6-7、表 6-8 及表 6-18.6-7Modfel加!0 PiEmE&n and Num后胃&捕 Acceptjnce Criten fcr NnlinrRejufoged ConcreteConditionsldpdHng cnwtgr交aczptang Criwri3Plattic Rotaucn Angk. radian(ResidualSlrtnglhR*。Plastic Rotation Angle, rardinserformanc* L*v*lIOCompcrw

13、nt TyosPrimarySecontUry13bcLSCPLSCFI. Beams carrtrcJltd by n4xurt10miTransRiir-QQc3Q250.05020.010QQ2005Q80.05sQ.OcC.D20.04D2J cotDO Ij 0.020.D40.5c0,5GD.0150.02020.005QQoatsQ.02Q.ONC230 020.03D.23 0050.010 020 02D.D3sO.OMC:160.01CJ013D2OODIfl0M0.010 010.015SC.5NO6Q,0D5Q.01020.0015QU0,0050.D05QQ1力哥丈I

14、EWirt3 f 后可胸仔斷電Vi1Il Ftefll_IfaMWAUKn I_ F|j*cSfm瑜的漫則；詢 in帆JIHg1五71上同：嫌白可招聘色U噸IBFI feuLdu鞋 S -r SM7H 一冊營4ar HTO5S 5|h m i：33.分層殼定義分層殼單元簡介：分層殼單元基于復合材料力學原理，將一個殼單元劃分成 很多層（圖1）,各層可以根據(jù)需要設置不同的厚度和材料性質（混凝土、鋼筋 等）。在有限元計算時，首先得到殼單元中心層的應變和曲率，然后根據(jù)各層材 料之間滿足平截面假定，由中心層應變和曲率得到各層的應變， 進而由各層的材 料本構方程得到各層相應的應力，并積分得到整個殼單元的內

15、力。分層殼單元考 慮了面內彎曲一面內剪切一面外彎曲之間的耦合作用， 比較全面的反映了殼體結 構的空間力學性能?？v向鋼筋橫向鋼筋由于剪力、縱向鋼筋層橫向鋼筋層連梁中的受彎縱筋和箍筋及其 X形鋼筋骨架等，如對每根分布鋼筋都采用桿系單元建模，則工作量極大。而通過在分層殼單元中輸入適當?shù)匿摻顚?，用“?散”鋼筋模型來考慮分布筋影響，是一個比較可行的方法。依據(jù)需要，進行簡化。小 法芭上汽*1嗎T分何日KS幻楠瞥？ 一i-ncFn*J限 _J|2n 口:Lr*i|Ltaa 三1Con占Q401klemtiEe1J.iJ|QLinexaWnnlr umLr-M,1 口岫川1%klmlLitfieIULihedhi sac WeLihzT“ta21藻1 1klfimhfltt*!IflONmlhftnii EmEqIB=i113111klemhangTQUn的rIhaal(LiriEr二口止12n 削t 1kiemtime1密Ncrine