EPDAPUSH進行彈塑性分析培訓(xùn)PPT課件

1、彈塑性分析目的、意義 彈塑性分析方法 彈塑性分析的具體實現(xiàn),彈塑性分析目的、意義,三水準(zhǔn)設(shè)防中的“大震不倒” 兩階段設(shè)計中的“第二階段彈塑性變形驗算” 強震下變形驗算的基本問題： 計算薄弱層位移反應(yīng)和變形能力；通過改善結(jié)構(gòu)均勻性和加強薄弱層使得層間位移角滿足限值要求。,彈塑性分析的規(guī)范規(guī)定,建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB 50011-2001 高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ 3-2002 高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ99-98,建筑抗震設(shè)計規(guī)范,3.4.3條 豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)應(yīng)（宜）進行彈塑 性變形分析 3.6.2條 彈塑性分析可以根據(jù)具體情況采用 彈塑性靜力、時程、簡化方法 5.5.2條 何種結(jié)構(gòu)需要

2、進行彈塑性變形驗算 5.5.3條 彈塑性變形驗算方法 5.5.4條 彈塑性分析的簡化方法 5.5.5條 彈塑性層間位移角限值,應(yīng)進行彈塑性變形驗算的結(jié)構(gòu),1) 8 度3、4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) 7 9 度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5 的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 3) 高度大于150m 的鋼結(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),宜進行彈塑性變形驗算的結(jié)構(gòu),1) 表5.1.21 所列高度范圍且屬于表3.4.2-2 所列豎向不規(guī)則類型的高層建筑結(jié)構(gòu) 2) 7 度3、4類場地和8 度時乙類建筑中的鋼筋混凝土

3、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 的高層鋼結(jié)構(gòu),高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,4.6.4條 , 4.6.5條 ,5.1.13條， 4.6.4條 有具體規(guī)定 基本遵從于建筑抗震設(shè)計規(guī)范,高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,5.3.6條5.3.10條 ,5.4.4條， 5.5.3條 有具體規(guī)定 有層間側(cè)移延性比規(guī)定,彈塑性分析方法,動力彈塑性（時程）分析方法 靜力彈塑性分析方法 簡化彈塑性分析方法,簡化彈塑性分析方法及局限性,適應(yīng)范圍小 薄弱層確定不準(zhǔn)確 彈塑性層間位移為估算結(jié)果,動力彈塑性分析方法,理論基礎(chǔ)較扎實的一種方法 適用范圍較為廣泛 對使用者要求較高 計算時

4、間相對較大 EPDA中已經(jīng)實現(xiàn),動力彈塑性分析原理,單元模型 梁、桿、柱、撐采用纖維束模型 剪力墻采用彈塑性殼單元 方程解法 PCG解線性方程 多種解動力微分方程方法 多種解非線性方程方法 接力SATWE、PMSAP程序，適用的結(jié)構(gòu)類型廣泛,動力彈塑性分析方法示意圖,靜力彈塑性分析方法,較動力彈塑性分析方法可一定程度節(jié)省計算時間 與動力彈塑性分析方法互為補充 PUSH中已經(jīng)實現(xiàn),靜力彈塑性分析原理,較為先進的單元類型 先進的弧長法加載策略 非線性方程疊代方法的多種選擇 波前法解線性方程 病態(tài)方程的特殊解法處理 接力SATWE程序，適應(yīng)的結(jié)構(gòu)類型廣泛,靜力彈塑性分析方法示意圖,“一體化軟件”實現(xiàn)

5、彈塑性靜、動力分析,EPDA/PUSH軟件特點,“靜力分析”與“動力分析”相結(jié)合 “簡單易用”與“廣泛適用”相結(jié)合 “計算效率”與“計算準(zhǔn)確”相結(jié)合 “初級用戶”與“高端用戶”相結(jié)合,動力彈塑性分析軟件EPDA實現(xiàn),十分容易的形成彈塑性分析模型， 避免煩雜的建模工作,EPDA/PUSH軟件工程應(yīng)用,彈塑性分析并非高不可攀，可以簡單易用 近幾年每年幾十個的實際工程應(yīng)用 用戶反應(yīng)良好，一旦掌握，反復(fù)使用 彈塑性分析可以量化反映結(jié)構(gòu)抵御罕遇 地震的性能,實例一、五棵松體育場（2008奧運會籃球館）,16.2。彈塑性動力分析軟件EPDA工程實例,實例二、2008奧運會國家主體育場看臺,實例三、2008

6、奧運會國家主體育場罩棚（鳥巢）,實例四、某高層混凝土結(jié)構(gòu),實例五、某大體量超高層混凝土結(jié)構(gòu),實例六、某高層加固工程,實例七、CCTV新址,方便的實現(xiàn)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)從復(fù)雜空間建模、彈性階段設(shè)計到彈塑性分析工作,實例八、隔震結(jié)構(gòu)分析,通過隔震單元的隔震作用，顯著降低罕遇地震下結(jié)構(gòu)響應(yīng),EPDA/PUSH軟件正確性驗證,與ANSYS、ABAQUS等權(quán)威非線性分析軟件進行了靜力、動力彈塑性分析的充分驗證,實例一、簡單鋼框架分析,簡單的鋼框架，高度非線性 檢驗的整體程序框架，包括非線性迭代、靜動力解法、纖維束梁單元，非線性本構(gòu)關(guān)系等核心計算程序,算例二、9層鋼框架模型,實例三、 鋼筋混凝土小框架,驗證了混

7、凝土非線性本構(gòu)關(guān)系，纖維束混凝土梁、柱單元,動力彈塑性分析EPDA與ABAQUS結(jié)果對比,實例四、 多層鋼筋混凝土框架,動力彈塑性分析EPDA與ABAQUS結(jié)果對比,實例五、 單榀鋼筋混凝土剪力墻,第一次開裂時，剪力墻受拉裂縫EPDA與ABAQUS情況,動力彈塑性分析EPDA與ABAQUS結(jié)果對比,實例六、 單榀鋼筋混凝土開洞剪力墻,動力彈塑性分析EPDA與ABAQUS結(jié)果對比,第一次開裂時，剪力墻受拉裂縫EPDA與ABAQUS對比,靜力彈塑性分析軟件PUSH實現(xiàn),實例一、某高層混凝土結(jié)構(gòu),15.3。彈塑性靜力分析軟件PUSH工程實例,實例二、某高層鋼結(jié)構(gòu),算例一、單層鋼框架模型,15.4。彈

8、塑性靜力分析軟件PUSH工程實例,算例二、9層鋼框架模型,實例三、 鋼筋混凝土小框架,驗證了混凝土非線性本構(gòu)關(guān)系，纖維束混凝土梁、柱單元,靜力彈塑性分析PUSH與ABAQUS結(jié)果對比,實例四、 多層鋼筋混凝土框架,靜力彈塑性分析PUSH與ABAQUS結(jié)果對比,17.1。彈塑性位移角控制 17.2。結(jié)構(gòu)薄弱部位的判斷 17.3。結(jié)構(gòu)的抗倒塌驗算 17.4。大震下結(jié)構(gòu)抗震性能的整體評估 17.5。彈塑性分析結(jié)果的討論,17。罕遇地震下結(jié)構(gòu)性能的評估,1。結(jié)構(gòu)各層彈塑性最大位移、位移角，平均位移、位移角； 2。最大變形時刻的結(jié)構(gòu)整體位移、位移角曲線； 3。對于高層尤其是超高層結(jié)構(gòu)應(yīng)考察有害位移、有害

9、層間位移角，有害位移是結(jié)構(gòu)真正的變形位移，對高層結(jié)構(gòu)最大有害層間位移與最大層間位移往往差異較大，分布也不同； 4。目前抗震規(guī)范仍然以層間位移角給出判斷指標(biāo)，所以彈塑性位移控制仍以規(guī)范為準(zhǔn)。,17.1。彈塑性位移角控制,1。最大層間位移、最大有害層間位移所在的樓層； 2。層間位移、有害層間位移超過規(guī)范限值的樓層； 3。結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性鉸、剪力墻破壞點比較集中的部位； 4。結(jié)構(gòu)局部變形較大的部位； 5。結(jié)構(gòu)彈塑性反應(yīng)力突變的部位。,17.2。結(jié)構(gòu)薄弱部位的判斷,薄弱層,薄弱部位,1。需求譜曲線（周期-影響系數(shù)曲線）結(jié)構(gòu)在靜力推覆分析過程中，隨著結(jié)構(gòu)的破壞、結(jié)構(gòu)阻尼的增加、結(jié)構(gòu)自振周期的變化，反映出結(jié)構(gòu)

10、在設(shè)計烈度大震下的彈塑性最大水平地震影響系數(shù)曲線。該曲線綜合反映了結(jié)構(gòu)彈塑性變形過程中地震作用變化的情況。 2。能力曲線（周期-加速度曲線）基于等效單質(zhì)點體系綜合統(tǒng)計出的結(jié)構(gòu)周期加速度曲線。隨著結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的自振周期、頂點加速度反應(yīng)也發(fā)生變化，當(dāng)該曲線穿過需求普曲線時，說明結(jié)構(gòu)能夠抵抗設(shè)計烈度的大震，否則就認(rèn)為不能抵抗設(shè)計烈度的大震情況。越早穿過需求普曲線，說明結(jié)構(gòu)抵抗大震的能力越強，當(dāng)曲線趨于水平時，說明結(jié)構(gòu)接近破壞、倒塌；,17.3。結(jié)構(gòu)抗倒塌驗算,3。周期-最大層間位移曲線基于等效單質(zhì)點體系綜合統(tǒng)計出的結(jié)構(gòu)周期頂點位移曲線。隨著結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的自振周期、頂點位移反應(yīng)

11、也發(fā)生變化，豎向連接需求譜與能力譜曲線的交點，則該點的層間位移值可以理解為抵抗設(shè)計烈度大震時的結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移，也可以把該點的層間位移與規(guī)范限值比較，比規(guī)范小則滿足設(shè)計要求，反之則認(rèn)為不滿足設(shè)計要求。,周期-影響系數(shù)曲線 需求譜曲線,周期-最大位移角曲線,周期-加速度曲線 能力曲線,T,影響系數(shù),1/105,等效單自由度體系驗算曲線,層間位移角,4?？沟顾炈愕钠渌椒◤椝苄苑治隹梢园丛O(shè)定的方式考慮結(jié)構(gòu)的倒塌機制。如下圖所示，當(dāng)結(jié)構(gòu)由于外部原因，在局部失去支撐，此時分析結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。,1。彈塑性層間位移、位移角的控制； 2。結(jié)構(gòu)大震下的薄弱部位的判斷； 3。結(jié)構(gòu)抗倒塌驗算； 4。結(jié)構(gòu)大震下的整

12、體變形能力，即最大變形； 5。結(jié)構(gòu)大震下變形、反應(yīng)力的突變分析； 6。局部變形分析； 7。靜力推覆的最大承載力分析； 8。時程分析的各時刻結(jié)構(gòu)變形、桿件塑性鉸分析； 9。各時刻桿件塑性鉸、剪力墻破壞點分布的分析； 10。結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位、削弱部位的彈塑性反應(yīng)分析。,17.4。大震下結(jié)構(gòu)整體性能的評估,1。彈塑性動力時程分析時，其彈塑性地震波應(yīng)盡可能與建筑物所在地接近，如上海市專門頒布了專用于本地區(qū)的兩條彈塑性地震波； 2。彈塑性分析所采用構(gòu)件（梁、板、柱、墻）的計算模型，不同的計算模型，有時計算結(jié)果會有一定的差別； 3。材料的彈塑性模型，對不同材料使用適合的彈塑性應(yīng)力應(yīng)變曲線，一般應(yīng)以“混凝土規(guī)范

13、”為準(zhǔn)； 4。彈塑性整體計算模型（如層模型、平面模型、三維模型等）、迭代的求解方法，也是影響彈塑分析結(jié)果的因素之一； 5。彈塑性分析參數(shù)的合理選擇。,17.5。彈塑性分析結(jié)果的討論,6。在彈塑性分析過程中不考慮構(gòu)件剪切破壞； 7。彈塑性分析，應(yīng)當(dāng)考慮構(gòu)件的塑性發(fā)展，即塑性鉸有可能還要延桿件方向延伸； 8。彈塑性動力分析的控制，按設(shè)防烈度的大震，取與規(guī)范一致即可； 9。彈塑性靜力分析的控制，一般可以采用：（a）基底剪力控制法；（b）層間位移控制法；（c）彎矩曲率控制法（目前EPSA還沒有）等。,高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,4.6.4條 , 4.6.5條 ,5.1.13條， 4.6.4條 有具體規(guī)定 基本遵從于建筑抗震設(shè)計規(guī)范,簡化彈塑性分析方法及局限性,適應(yīng)范圍小 薄弱層確定不準(zhǔn)確 彈塑性層間位移為估算結(jié)果,靜力彈塑性分析原理,較為先進的單元類型 先進的弧長法加載策略 非線性方程疊代方法的多種選擇 波前法解線性方