東南大學工程結構抗震分析-時程分析法

第4講時時程分析析法§4-1彈性時程程分析法法§4-2彈塑性時時程分析析法結構動力力響應分分析結構動力力響應分分析-振型疊加法結構動力力響應分分析-振型疊加加法結構動力力響應分分析-振型疊加加法結構動力力響應分分析-振型疊加加法結構動力力響應分分析-振型疊加加法結構動力力響應分分析-振型疊加加法結構動力力響應分分析-振型疊加加法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法圖5線性加速速度示意意結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法圖6Wilson-θ法示意結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法圖7內載荷變化結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法結構動力力響應分分析-直接積分分法阻尼定義義與分類類阻尼是一一種能量量耗散機機制，它它使振動動隨時間間減弱并并最終停停止。阻尼的數(shù)數(shù)值主要要取決于于材料、、運動速速度和振振動頻率率。阻尼可分分類如下下：粘性阻尼尼滯后或固固體材料料阻尼庫侖或干干摩擦阻阻尼粘性阻尼尼粘性阻尼尼一般物物體在液液體中運運動時存存在；阻尼力與與速度成成正比，，動力學學分析應應當考慮慮粘性阻阻尼比例常數(shù)數(shù)c稱作阻尼尼常數(shù)通常用阻阻尼比x（阻尼常數(shù)數(shù)c對臨界阻阻尼常數(shù)數(shù)cc*的比值））表示臨界阻尼尼為系統(tǒng)統(tǒng)出現(xiàn)振振蕩和非非振蕩行行為臨界界狀態(tài)時時的阻尼尼。*對一個質質量為m，頻率為w的單自由由度彈簧簧質量系系統(tǒng),cc=2mw滯后和固固體材料料阻尼是材料的的固有特特性在動力學學分析中中應該考考慮認識還不不是很透透徹，很很難定量量確定滯后和固固體材料料阻尼庫侖或干干摩擦阻阻尼物體在干干燥表面面上滑動動時的阻阻尼；阻尼力與與表面法法向接觸觸力成正正比；比例常數(shù)數(shù)m就是摩擦擦系數(shù)；；動力學分分析中一一般不予予考慮。庫侖或干干摩擦阻阻尼阻尼矩陣陣在ANSYS中,阻尼是各各種指定定阻尼的的和[C]a[M]bbc[K]bjm(2/W)bjx[Ck][Cx]結構阻尼尼矩陣結構質量量矩陣因因子(ALPHAD)結構質量量矩陣結構剛度度矩陣因因子(BETAD)變剛度矩矩陣乘子子(DMPRAT)結構剛度度矩陣對于材料料j的剛度矩矩陣乘子子(MP,DAMP)臨界阻尼尼比(MP,DMPR)單元阻尼尼矩陣(單元實常常數(shù))與頻率相相關的阻阻尼矩陣陣(DMPRAT和MP,DAMP)三種形式式阻尼的的定義方方法ANSYS允許上述述所有三三種形式式的阻尼尼通過規(guī)定定阻尼比x,Rayleigh阻尼常數(shù)數(shù)a，或定義義帶有阻尼矩陣陣的單元元，可將粘粘性阻尼尼納入考考慮；通過規(guī)定定另一種種Rayleigh阻尼常數(shù)數(shù)b可將滯后后或固體體阻尼納納入考慮慮；通過規(guī)定定帶有摩擦擦性能的的接觸表表面單元元和間隙隙單元，可將庫庫侖阻尼尼納入考考慮；三種形式阻尼尼的定義方法法Rayleigh阻尼常數(shù)a和b用作矩陣[M]和[K]的乘子來計算算[C]:[C]=a[M]+b[K]a/2w+bw/2=x其中：w是頻率,x是阻尼比在不能定義阻阻尼比x時，需使用這這兩個阻尼常常數(shù)a是粘度阻尼分量量，b是滯后或固體體或剛度阻尼尼分量三種形式阻尼尼的定義方法法aAlpha阻尼亦可稱作質量量阻尼只有當粘度阻阻尼是主要因因素時才規(guī)定定此值，如在在進行各種水水下物體、減減震器或承受受風阻力物體體的分析時如果忽略b阻尼，a可通過已知值值x（阻尼比）和已知頻率w來計算：a=2xw因為只允許有有一個a值,所以要選選用最主要的的響應頻率來來計算aa=31205三種形式阻尼尼的定義方法法b阻尼Beta亦可稱作結構構或剛度阻尼尼是大多數(shù)材料料的固有特性性b阻尼對每一個個材料進行規(guī)規(guī)定（作為材材料性質DAMP），，或作為一個單單一的總值如果忽略a阻尼，b可以通過已知知的x（阻尼比）和和已知頻率w來計算：b=2x/w選用最主要的的響應頻率來來計算bb=0004000300010002三種形式阻尼尼的定義方法法定義a和b阻尼：使用方程a/2w+bw/2=x近似地假設a和b阻尼的總和在在頻率范圍w1至w2之間是一個長長阻尼比x，給出兩個聯(lián)立立方程，從而而可以計算出出a和bx=a/2w1+bw1/2x=a/2w2+bw2/2a+bbaw1w2§3.3算法的精度§3.3算法的精度§3.4地震波的選取取§3.4地震波的選取取§3.4地震波的選取取§3.4地震波的選取取延性（Ductility）的定義Paulay和Priestley的定義：結構或構件的的滯回延性，，是指在抗力力沒有明顯下下降的情況下下，結構或構構件所能經受受的反復彈塑塑性變形循環(huán)環(huán)的能力。（1）結構或構件件至少能夠經經受住5次反復的彈塑塑性變形循環(huán)環(huán)，而且最大大幅值可達設設計容許變形形值；（2）結構或構件件在經歷反復復的彈塑性變變形循環(huán)時，，抗力的下降降量始終不超超過最大抗力力的20％。（國內常常用15％）延性指標曲率延性系數(shù)數(shù)（曲率延性性比）位移延性系數(shù)數(shù)（位移延性性比）曲率延性比屈服曲率極限曲率位移延性比集中塑性單元元模型分布塑性單元元模型桿系模型集中塑性單元元模型的優(yōu)缺缺點優(yōu)點：對計算算機存儲容量量要求較低，，耗費機時少少、數(shù)值穩(wěn)定定缺點：無法反反映鋼筋混凝凝土構件的非非彈性變形區(qū)區(qū)域具有一定定的長度、而而且這個塑性性區(qū)長度是隨隨加載歷史的的變化而變化化的這一客觀觀規(guī)律。分布塑性單元元模型分段變剛度模模型曲線分布柔度度模型有限單元模型型經典剛度法單單元（位移插插值函數(shù)）基于柔度法單單元（內力插插值函數(shù)）中震分析設計計《抗規(guī)》中對中震設計計的內容涉及及很少，僅在在總則中提到到“小震不壞壞、中震可修修、大震不倒倒”的抗震設設防目標，但但沒有給出中中震設計的判判斷標準和設設計要求，我我國目前的抗抗震設計是以以小震為設計計基礎的，中中震和大震則則是通過地震震力的調整系系數(shù)和各種抗抗震構造措施施來保證的，，但隨著復雜雜結構、超高高超限結構越越來越多，對對中震的設計計要求也越來來越多，目前前工程界對于于結構的中震震設計有兩種種方法：第一種按照中中震彈性設計計；第二種是按照照中震不屈服服設計；而這兩種設計計方法在MIDAS/Gen中都可以實現(xiàn)現(xiàn)中震分析設計計一、中震彈性性設計結構的抗震承承載力滿足彈彈性設計要求求，最大地震震影響系數(shù)α按表1取值，在中震震作用下，設設計時可不考考慮地震組合合內力調整系系數(shù)（即強柱柱弱梁、強剪剪弱彎調整系系數(shù)），但應應采用作用分分項系數(shù)、材材料分項系數(shù)數(shù)和抗震承載載力調整系數(shù)數(shù)，構件的承承載力計算時時材料強度采采用設計值。。設防烈度7度7.5度8度8.5度9度小震α0.080.120.160.240.32中震α0.230.330.460.660.80大震α0.500.720.901.201.40中震放大系數(shù)β2.8752.752.8752.752.5大震放大系數(shù)β6.2565.62554.375表1地震影響系數(shù)數(shù)（β為相對于小震震的放大系數(shù)數(shù)）中震分析設計計1、在MIDAS/Gen中定義中震反反應譜主菜單》荷載》反應譜分析數(shù)數(shù)據(jù)》反應譜函數(shù)：：定義中震反反應譜，即在在定義相應的的小震反應譜譜基礎上輸入入放大系數(shù)β即可，β值按表1取用。中震分析設計計2、定義設計參參數(shù)時，將抗抗震等級定為為四級，即不不考慮地震組組合內力調整整系數(shù)（即強強柱弱梁、強強剪弱彎調整整系數(shù)）。主菜單》設計》鋼筋混凝土構構件設計參數(shù)數(shù)》定義抗震等級級：將抗震等等級定為四級級即可。3、其它操作均均同小震設計計。中震分析設計計二、中震不屈屈服設計地震作用下的的內力按中震震進行計算，，最大地震影影響系數(shù)α按表1取值，地震作作用效應的組組合均按《高規(guī)》第5.6節(jié)進行，但分分項系數(shù)均取取1.0，計算可不考考慮地震組合合內力調整系系數(shù)（即強柱柱弱梁、強剪剪弱彎調整系系數(shù)），構件件的承載力計計算時材料的的強度取標準準植。1、在MIDAS/Gen中定義中震反反應譜內容同中震彈彈性設計。2、定義設計參參數(shù)時，將抗抗震等級定為為四級，即不不考慮地震組組合內力調整整系數(shù)（即強強柱弱梁、強強剪弱彎調整整系數(shù)）。內容同中震彈彈性