第七章重點時程分析步驟彈性恢復(fù)力雙線型模型彈性恢復(fù)力三線型模型課件

第七章重點時程分析步驟彈性恢復(fù)力雙線型模型彈性恢復(fù)力三線型模型地震波的選用線性加速度法第七章重點1

第七章結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時程分析

7—1概述

反應(yīng)譜法

地震作用

等效的水平靜力荷載

彈性靜力分析（多遇地震）

對于彈塑性變形分析，（罕遇地震作用下）

按彈塑性分析彈塑性變形增大系數(shù)

真實的地震作用與時間有關(guān)，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)也隨時間變化，

反應(yīng)譜法無法反映地震作用效應(yīng)隨時間變化這一特征，

所以反應(yīng)譜法是有局限性的。結(jié)構(gòu)也不是彈性的，反應(yīng)

譜法不適用于彈塑性分析。

針對反應(yīng)譜法的局限，抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，甲類建筑物，超過12層的建筑物應(yīng)采用時程分析法驗算罕遇地震作用下的彈塑性變形。

第七章結(jié)構(gòu)2

時程分析法步驟：

1、確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸和配筋

滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范的構(gòu)造要求

2、選擇地震波（3-5條）

場地條件、烈度因素

3、確定結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，恢復(fù)力特性參數(shù)

后面要專門講這兩個問題

4、解動力方程，求地震反應(yīng)

5、驗算變形（彈塑性變形）是否滿足抗震要求

如果不滿足，修改設(shè)計（截面、配筋）再重新計算。時程分析法步驟：再重新計算。3

關(guān)鍵問題：

1、選擇力學(xué)模型（要合理）

2、確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的恢復(fù)力模型。

3、選擇合適的地震波

4、選用數(shù)值計算方法，編制電算程序

力學(xué)模型簡化1、層間剪切模型

假定橫梁剛度無窮大，將柱、梁的質(zhì)量

集中在樓板處

特點：未知數(shù)少，計算量小，比較簡單。

適用條件：框架結(jié)構(gòu)，且梁的剛度比柱的

剛度大很多時。關(guān)鍵問題：4

2、桿系模型

將梁、柱的質(zhì)量集中在梁、柱結(jié)點處。

特點：未知數(shù)多、計算量大，適用性強，

幾乎適用所有的結(jié)構(gòu)。

如果作時程分析，建議采用這種模型。

7—2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的恢復(fù)力特性

恢復(fù)力特性

變形與恢復(fù)力的關(guān)系（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件很復(fù)雜）

地震作用較小時，恢復(fù)力與變形線性變化

地震作用增加，混凝土開裂，構(gòu)件剛度下降、剛度發(fā)生變化

地震作用進一步增加，鋼筋屈服，構(gòu)件剛度進一步下降地震作用隨時間變化，構(gòu)件剛度也隨時間變化。2、桿系模型5

恢復(fù)力特性可以用恢復(fù)力特性曲線來反映，下面介紹恢復(fù)力特性曲線的特點、計算模型、模型參數(shù)的確定。一、恢復(fù)力特性曲線的特點：

恢復(fù)力特性曲線：恢復(fù)力隨變形變化的曲線。

如何確定一個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的恢復(fù)力特性曲線，通過反復(fù)的靜力加載實驗來確定（偽動力實驗）

例如測懸臂梁力——位移關(guān)系曲線FFx-x1234554321看這條曲線，每次加載、卸載、反向加載、卸載，恢復(fù)力特性曲線形成了近似封閉的環(huán)行曲線，叫滯回環(huán)，每個滯回環(huán)有兩個頂點（位移的正負方向各一個），如1、2、3、4…等。將這些曲線的頂恢復(fù)力特性可以用恢復(fù)力特性曲線來反映，下面介6點連接起來的曲線叫骨架曲線。骨架曲線和滯回環(huán)反映了構(gòu)件的彈塑性性質(zhì)。恢復(fù)力特性曲線的特點

（1）骨架曲線與一次荷載-位移曲線相似。開始加載階段，F(xiàn)比較小，構(gòu)件基本處于彈性工作階段。隨荷載加大，混凝土開裂，構(gòu)件剛度有所下降，曲線坡度減緩。荷載再進一步加大，鋼筋屈服，曲線坡度趨于水平，構(gòu)件剛度趨于0。

（2）卸載時，曲線坡度與初始加載時有所下降，下降程度與卸載時位移的大小有關(guān)，卸載位移越大，曲線坡度越小。荷載卸至零時，存在明顯的殘余變形。

（3）反向加載時，曲線基本是指向經(jīng)歷過的最大位移點。說明構(gòu)件反向加載時，剛度明顯下降，反向經(jīng)歷過的位移越大，剛度下降越多。

（4）隨荷載循環(huán)次數(shù)增多,構(gòu)件逐漸損壞，產(chǎn)生同樣的變形,荷載值減小。甚至荷載降低，位移還加大，此時，構(gòu)件已失去承載能力，說明構(gòu)件已破壞。點連接起來的曲線叫骨架曲線。骨架曲線和滯回環(huán)反映了構(gòu)件的彈7二、恢復(fù)力特性曲線的計算模型

為便于計算，將特性曲線用分段直線來代替。這里介紹兩種模型

（1）雙線型DCBAE適用鋼構(gòu)件剛度不退化獨立參數(shù)（2）考慮剛度退化的三線型模型二、恢復(fù)力特性曲線的計算模型DCBAE適用鋼構(gòu)件剛度不退8xy獨立參數(shù)四個彈性剛度

已知任意時刻剛度剛度降低系數(shù)123456789102`1`xy0xy獨立參數(shù)四個彈性剛度已知剛度降低9屈服點割線剛度折減系數(shù)（反向加載）最小位移（反方向最大位移）前一次恢復(fù)力時的位移屈服點割線剛度折減系數(shù)（反向加載）最小位移（反方向最大位移）10

規(guī)則：卸載，剛度取屈服點的割線剛度反向加載，滯回曲線的目標（方向）最大位移拐點

兩類拐點：

第一類拐點

速度不變號

且

經(jīng)過界限值

第二類拐點

卸載拐點

判斷是否經(jīng)過拐點的條件

三線型較好地反映了鋼筋混凝土構(gòu)件的恢復(fù)力特性，廣泛應(yīng)用，日本學(xué)者提出。三、恢復(fù)力計算模型中的特性參數(shù)

四個參數(shù)如何確定

經(jīng)驗公式規(guī)則：卸載，剛度取屈服點的割線剛度11換算截面的彈性抵抗矩考慮截面形狀、高度和偏心距影響的塑性系數(shù)塑性系數(shù)的基本值，矩形截面考慮截面高度和偏心距影響的系數(shù)混凝土抵抗強度標準值截面高度（cm）構(gòu)件截面核心點到重心軸的距離偏心距換算截面的彈性抵抗矩塑性系數(shù)的基本值，矩形截面混凝土抵抗強度12

公是中什么時候取“-”，什么時候取“+”

偏心受壓構(gòu)件取“-”，偏心受拉構(gòu)件取“+”。

受彎構(gòu)件（梁）（2）梁柱式中當時，取(3)屈服點割線剛度降低系數(shù)公是中什么時候取“-”，什么時候取“+”（2）13取層間柱的凈高軸壓比鋼筋與混凝土的彈性模量的比值受拉鋼筋的配筋率構(gòu)件的彈性剛度（4）彈塑性階段剛度降低系數(shù)

已知

求取層間柱的凈高軸壓比鋼筋與混凝土的彈性模量的比值構(gòu)件的彈性剛14第七章重點時程分析步驟彈性恢復(fù)力雙線型模型彈性恢復(fù)力三線型模型地震波的選用線性加速度法第七章重點15

第七章結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時程分析

7—1概述

反應(yīng)譜法

地震作用

等效的水平靜力荷載

彈性靜力分析（多遇地震）

對于彈塑性變形分析，（罕遇地震作用下）

按彈塑性分析彈塑性變形增大系數(shù)

真實的地震作用與時間有關(guān)，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)也隨時間變化，

反應(yīng)譜法無法反映地震作用效應(yīng)隨時間變化這一特征，

所以反應(yīng)譜法是有局限性的。結(jié)構(gòu)也不是彈性的，反應(yīng)

譜法不適用于彈塑性分析。

針對反應(yīng)譜法的局限，抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，甲類建筑物，超過12層的建筑物應(yīng)采用時程分析法驗算罕遇地震作用下的彈塑性變形。

第七章結(jié)構(gòu)16

時程分析法步驟：

1、確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸和配筋

滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范的構(gòu)造要求

2、選擇地震波（3-5條）

場地條件、烈度因素

3、確定結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，恢復(fù)力特性參數(shù)

后面要專門講這兩個問題

4、解動力方程，求地震反應(yīng)

5、驗算變形（彈塑性變形）是否滿足抗震要求

如果不滿足，修改設(shè)計（截面、配筋）再重新計算。時程分析法步驟：再重新計算。17

關(guān)鍵問題：

1、選擇力學(xué)模型（要合理）

2、確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的恢復(fù)力模型。

3、選擇合適的地震波

4、選用數(shù)值計算方法，編制電算程序

力學(xué)模型簡化1、層間剪切模型

假定橫梁剛度無窮大，將柱、梁的質(zhì)量

集中在樓板處

特點：未知數(shù)少，計算量小，比較簡單。

適用條件：框架結(jié)構(gòu)，且梁的剛度比柱的

剛度大很多時。關(guān)鍵問題：18

2、桿系模型

將梁、柱的質(zhì)量集中在梁、柱結(jié)點處。

特點：未知數(shù)多、計算量大，適用性強，

幾乎適用所有的結(jié)構(gòu)。

如果作時程分析，建議采用這種模型。

7—2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的恢復(fù)力特性

恢復(fù)力特性

變形與恢復(fù)力的關(guān)系（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件很復(fù)雜）

地震作用較小時，恢復(fù)力與變形線性變化

地震作用增加，混凝土開裂，構(gòu)件剛度下降、剛度發(fā)生變化

地震作用進一步增加，鋼筋屈服，構(gòu)件剛度進一步下降地震作用隨時間變化，構(gòu)件剛度也隨時間變化。2、桿系模型19

恢復(fù)力特性可以用恢復(fù)力特性曲線來反映，下面介紹恢復(fù)力特性曲線的特點、計算模型、模型參數(shù)的確定。一、恢復(fù)力特性曲線的特點：

恢復(fù)力特性曲線：恢復(fù)力隨變形變化的曲線。

如何確定一個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的恢復(fù)力特性曲線，通過反復(fù)的靜力加載實驗來確定（偽動力實驗）

例如測懸臂梁力——位移關(guān)系曲線FFx-x1234554321看這條曲線，每次加載、卸載、反向加載、卸載，恢復(fù)力特性曲線形成了近似封閉的環(huán)行曲線，叫滯回環(huán)，每個滯回環(huán)有兩個頂點（位移的正負方向各一個），如1、2、3、4…等。將這些曲線的頂恢復(fù)力特性可以用恢復(fù)力特性曲線來反映，下面介20點連接起來的曲線叫骨架曲線。骨架曲線和滯回環(huán)反映了構(gòu)件的彈塑性性質(zhì)?；謴?fù)力特性曲線的特點

（1）骨架曲線與一次荷載-位移曲線相似。開始加載階段，F(xiàn)比較小，構(gòu)件基本處于彈性工作階段。隨荷載加大，混凝土開裂，構(gòu)件剛度有所下降，曲線坡度減緩。荷載再進一步加大，鋼筋屈服，曲線坡度趨于水平，構(gòu)件剛度趨于0。

（2）卸載時，曲線坡度與初始加載時有所下降，下降程度與卸載時位移的大小有關(guān)，卸載位移越大，曲線坡度越小。荷載卸至零時，存在明顯的殘余變形。

（3）反向加載時，曲線基本是指向經(jīng)歷過的最大位移點。說明構(gòu)件反向加載時，剛度明顯下降，反向經(jīng)歷過的位移越大，剛度下降越多。

（4）隨荷載循環(huán)次數(shù)增多,構(gòu)件逐漸損壞，產(chǎn)生同樣的變形,荷載值減小。甚至荷載降低，位移還加大，此時，構(gòu)件已失去承載能力，說明構(gòu)件已破壞。點連接起來的曲線叫骨架曲線。骨架曲線和滯回環(huán)反映了構(gòu)件的彈21二、恢復(fù)力特性曲線的計算模型

為便于計算，將特性曲線用分段直線來代替。這里介紹兩種模型

（1）雙線型DCBAE適用鋼構(gòu)件剛度不退化獨立參數(shù)（2）考慮剛度退化的三線型模型二、恢復(fù)力特性曲線的計算模型DCBAE適用鋼構(gòu)件剛度不退22xy獨立參數(shù)四個彈性剛度

已知任意時刻剛度剛度降低系數(shù)123456789102`1`xy0xy獨立參數(shù)四個彈性剛度已知剛度降低23屈服點割線剛度折減系數(shù)（反向加載）最小位移（反方向最大位移）前一次恢復(fù)力時的位移屈服點割線剛度折減系數(shù)（反向加載）最小位移（反方向最大位移）24

規(guī)則：卸載，剛度取屈服點的割線剛度反向加載，滯回曲線的目標（方向）最大位移拐點

兩類拐點：

第一類拐點

速度不變號

且