建筑結(jié)構(gòu)大震下彈塑性講義

建筑結(jié)構(gòu)大震下彈塑性分析楊志勇中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部彈塑性分析目的、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(qiáng)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(qiáng)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》GB50011-2001《高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002《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》條豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)應(yīng)（宜）進(jìn)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)需要進(jìn)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(jìn)行彈塑性變形驗算的結(jié)構(gòu)1)8度類場地和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(qiáng)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(jìn)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的高層鋼結(jié)構(gòu)《高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》條,條,5.1.13條，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，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(bǔ)充PUSH中已經(jīng)實現(xiàn)靜力彈塑性分析原理較為先進(jìn)的單元類型先進(jìn)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動力彈塑性分析軟件EPDA實現(xiàn)實例一笛、五棵光松體育崗場（200為8奧運(yùn)會籃晴球館）16.2視。彈塑性軟動力分頂析軟件EPD蕩A工程實雖例實例二調(diào)、200席8奧運(yùn)會挖國家主蛙體育場嬌看臺實例三、2008奧運(yùn)會庸國家主仁體育場愿罩棚（準(zhǔn)鳥巢）靜力彈猜塑性分協(xié)析軟件PUSH實現(xiàn)彈塑性位亮移角控制結(jié)構(gòu)薄癥弱部位扁的判斷結(jié)構(gòu)的貌抗倒塌先驗算大震下剛結(jié)構(gòu)抗零震性能據(jù)的整體傍評估彈塑性勢分析結(jié)恰果的討拋論罕遇地震拔下結(jié)構(gòu)性夜能的評估1。結(jié)構(gòu)各層狐彈塑性最露大位移、彼位移角，揪平均位移膠、位移角伴；2。最動大變形抖時刻的釋結(jié)構(gòu)整樹體位移計、位移倘角曲線扛；3。對催于高層丈尤其是宋超高層聚結(jié)構(gòu)應(yīng)權(quán)考察有搬害位移治、有害雄層間位針移角，塘有害位北移是結(jié)茂構(gòu)真正直的變形輛位移，以對高層蓬結(jié)構(gòu)最服大有害念層間位縱移與最眾大層間冰位移往酷往差異笨較大，丸分布也早不同；4。目前挨抗震規(guī)范滑仍然以層發(fā)間位移角瓣給出判斷怖指標(biāo)，所裙以彈塑性含位移控制嘉仍以規(guī)范回為準(zhǔn)。彈塑性位帝移角控制1。最竹大層間榮位移、她最大有嚷害層間茫位移所半在的樓差層；2。層間擾位移、有銷害層間位抱移超過規(guī)乎范限值的奮樓層；3。結(jié)撫構(gòu)構(gòu)件悔塑性鉸貌、剪力蘭墻破壞擇點比較左集中的肝部位；4。結(jié)莖構(gòu)局部杜變形較嶼大的部呈位；5。結(jié)堅構(gòu)彈塑樂性反應(yīng)儉力突變到的部位個。結(jié)構(gòu)薄弱蛾部位的判賺斷薄弱層薄弱部位1。需求譜曲夸線（周期右-影響系厭數(shù)曲線）——結(jié)虎構(gòu)在靜曾力推覆折分析過損程中，蠢隨著結(jié)胳構(gòu)的破別壞、結(jié)博構(gòu)阻尼征的增加傳、結(jié)構(gòu)飾自振周捐期的變嚴(yán)化，反柏映出結(jié)繳構(gòu)在設(shè)詠計烈度救大震下覆的彈塑回性最大跟水平地通震影響柔系數(shù)曲夕線。該乘曲線綜旱合反映耍了結(jié)構(gòu)耕彈塑性罩變形過題程中地綢震作用負(fù)變化的蘆情況。2。能力曲線襲（周期-附加速度曲泊線）——基于拉等效單質(zhì)弊點體系綜愁合統(tǒng)計出插的結(jié)構(gòu)周雨期加速度稻曲線。隨絕著結(jié)構(gòu)進(jìn)籃入彈塑性襯狀態(tài)，結(jié)氧構(gòu)的自振滲周期、頂葵點加速度苗反應(yīng)也發(fā)緊生變化，隊當(dāng)該曲線嗓穿過需求襲普曲線時叼，說明結(jié)升構(gòu)能夠抵崗抗設(shè)計烈緞度的大震究，否則就響認(rèn)為不能堤抵抗設(shè)計每烈度的大洋震情況。告越早穿過麗需求普曲鈴線，說明蓋結(jié)構(gòu)抵抗沖大震的能扣力越強(qiáng)，帶當(dāng)曲線趨筆于水平時丘，說明結(jié)柏構(gòu)接近破匪壞、倒塌獵；結(jié)構(gòu)抗倒?jié)嵥炈?。周期-準(zhǔn)最大層冬間位移不曲線——基淺于等效葛單質(zhì)點潔體系綜仍合統(tǒng)計被出的結(jié)爛構(gòu)周期等頂點位嶼移曲線秒。隨著頂結(jié)構(gòu)進(jìn)矮入彈塑娘性狀態(tài)寇，結(jié)構(gòu)乞的自振逢周期、木頂點位若移反應(yīng)踐也發(fā)生長變化，榴豎向連寶接需求廈譜與能普力譜曲薦線的交勸點，則占該點的群層間位辦移值可撤以理解扣為抵抗氣設(shè)計烈槳度大震吵時的結(jié)徒構(gòu)彈塑腫性層間矮位移，句也可以偉把該點寶的層間騾位移與旋規(guī)范限獨(dú)值比較置，比規(guī)腦范小則鉤滿足設(shè)賄計要求眼，反之獨(dú)則認(rèn)為憤不滿足父設(shè)計要島求。周期-影魔響系數(shù)曲兄線需求譜曲捏線周期-最椒大位移角沸曲線周期-鉗加速度佛曲線能力曲伸線T影響系數(shù)1/10喪5等效單昌自由度亞體系驗談算曲線層間位纏移角4?？沟顾烛炈愕谋P其它方伸法——彈塑蒜性分析可旅以按設(shè)定垃的方式考及慮結(jié)構(gòu)的其倒塌機(jī)制斤。如下圖桑所示，當(dāng)輝結(jié)構(gòu)由于敬外部原因矛，在局部象失去支撐掘，此時分但析結(jié)構(gòu)的翼現(xiàn)狀。1。彈塑馬性層間位田移、位移往角的控制餅；2。結(jié)構(gòu)劣大震下的峽薄弱部位微的判斷；3。結(jié)構(gòu)凱抗倒塌驗則算；4。結(jié)構(gòu)鹿大震下的咸整體變形身能力，即剝最大變形奸；5。結(jié)構(gòu)才大震下變差形、反應(yīng)悟力的突變背分析；6。局銹部變形括分析；7。靜丟力推覆墊的最大數(shù)承載力蟻分析；8。時程粘分析的各擋時刻結(jié)構(gòu)李變形、桿芒件塑性鉸肝分析；9。各時蜂刻桿件塑炭性鉸、剪偽力墻破壞撐點分布的顯分析；10。結(jié)墨構(gòu)關(guān)鍵部邁位、削弱船部位的彈繩塑性反應(yīng)凝分析。大震下結(jié)泄構(gòu)整體性救能的評估1。彈塑駁性動力時漢程分析時昂，其彈塑遇性地震波末應(yīng)盡可能使與建筑物端所在地接傍近，如上詢海市專門袍頒布了專捉用于本地珍區(qū)的兩條糾彈塑性地很震波；2。彈販塑性分粘析所采漫用構(gòu)件解（梁、尺板、柱羊、墻）前的計算用模型，狗不同的日計算模緒型，有周時計算躁結(jié)果會福有一定回的差別巷；3。材水料的彈奸塑性模黑型，對甚不同材粗料使用撓適合的礦彈塑性兔應(yīng)力應(yīng)搏變曲線橡，一般例應(yīng)以“姨混凝土祝規(guī)范”寬為準(zhǔn)；4。彈塑尸性整體計芳算模型（棋如層模型采、平面模暢型、三維普模型等）巨、迭代的瘡求解方法泰，也是影證響彈塑分校析結(jié)果的宅因素之一角；5。彈父塑性分驕析參數(shù)編的合理五選擇。彈塑性躬分析結(jié)衰果的討篩論6。在誓彈塑性豬分析過水程中不艘考慮構(gòu)桿件剪切櫻破壞；7。彈塑凱性分析，甲應(yīng)當(dāng)考慮