用結(jié)構(gòu)大師做彈塑性分析方案課件

用結(jié)構(gòu)大師做彈塑性分析用結(jié)構(gòu)大師目錄彈塑性分析的意義兩種彈塑性分析方法比較靜力彈塑性分析

基本概念及原理

操作技巧；

工程實(shí)例；動(dòng)力彈塑性分析彈塑性分析推薦電腦配置目錄彈塑性分析的意義彈塑性分析的意義了解結(jié)構(gòu)抵抗大震（中震）的能力；

抗震設(shè)防目標(biāo)：小震不壞，中震可修，大震不倒；

規(guī)則結(jié)構(gòu)：通過(guò)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來(lái)保證；

不規(guī)則結(jié)構(gòu)：存在薄弱部位，局部破壞->結(jié)構(gòu)倒塌；了解結(jié)構(gòu)的薄弱層或薄弱位置；判斷結(jié)構(gòu)是否滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎”彈塑性分析的意義了解結(jié)構(gòu)抵抗大震（中震）的能力；靜、動(dòng)力彈塑性分析比較比較內(nèi)容靜力彈塑性動(dòng)力彈塑性施加荷載等效靜力荷載地震波加載方式單向遞增往復(fù)加載單方向多向（雙向/三向）材料特性雙折線，三折線，F(xiàn)EMA滯回模型靜力彈塑性還是動(dòng)力彈塑性？新高規(guī)報(bào)批稿3.11.4條規(guī)定：高度<=150m時(shí)，可采用靜力彈塑性分析方法；高度>200m時(shí)，應(yīng)采用彈塑性時(shí)程分析法；高度在150～200m時(shí)，可視結(jié)構(gòu)不規(guī)則程度選擇靜力或時(shí)程分析法。高度超過(guò)>300m的結(jié)構(gòu)，應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)算進(jìn)行校核；靜、動(dòng)力彈塑性分析比較比較內(nèi)容靜力彈塑性動(dòng)力彈塑性施加荷載等靜力彈塑性

基本概念及原理靜力彈塑性

基本概念及原理靜力彈塑性靜力彈塑性分析步驟靜力分析和設(shè)計(jì)；查看整體指標(biāo)（周期，振型，7個(gè)主要比值等）；查看超筋超限信息；生成靜力彈塑性分析首選項(xiàng)；荷載：初始荷載，加載模式，P-delta效應(yīng)；分析：步長(zhǎng)控制，分析終止條件；非線性特性值：配筋數(shù)據(jù)，塑性鉸和纖維定義；自動(dòng)生成靜力彈塑性分析數(shù)據(jù)（一鍵生成）；

荷載工況，鉸數(shù)據(jù)；運(yùn)行靜力彈塑性分析并查看結(jié)果；

靜力彈塑性靜力彈塑性分析步驟靜力分析和設(shè)計(jì)；靜力彈塑性初始荷載定義結(jié)構(gòu)的初始內(nèi)力狀態(tài)；復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行施工模擬分析，應(yīng)以施工全過(guò)程完成后的內(nèi)力為初始狀態(tài)；（高規(guī)審批稿3.11.4）

一般：DL+0.5LL；FEMA:DL+0.25LL；對(duì)于柱鉸（P-M-M相關(guān)）

初始荷載引起的軸力會(huì)影響構(gòu)件的塑性鉸特性值；初始荷載最好分步施加（5~10步）；靜力彈塑性初始荷載定義結(jié)構(gòu)的初始內(nèi)力狀態(tài)；靜力彈塑性考慮幾何非線性高規(guī)審批稿5.5.1

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性計(jì)算分析時(shí)，應(yīng)考慮幾何非線性影響；幾何非線性-P-?效應(yīng)

（重力二階效應(yīng)）在橫向荷載引起的內(nèi)力和變形基礎(chǔ)上，豎向荷載引起的附加內(nèi)力和變形；靜力彈塑性考慮幾何非線性高規(guī)審批稿5.5.1靜力彈塑性加載模式

（1）振型：

做特征值分析，提取基本模態(tài)；

（2）等加速度：

慣性力，取決于各層質(zhì)量；

（3）靜力荷載工況：

利用已定義的荷載工況；振型等加速度靜力荷載

（4）層剪力：原則：反映實(shí)際的地震力分布（優(yōu)選層剪力）靜力彈塑性加載模式（1）振型：靜力彈塑性分析終止條件

達(dá)到極限層間位移角；

達(dá)到最大位移；某個(gè)節(jié)點(diǎn)的最大位移整個(gè)結(jié)構(gòu)的最大位移最大位移方向當(dāng)前剛度與初始剛度的比值

靜力彈塑性分析終止條件達(dá)到極限層間位移角；靜力彈塑性塑性鉸特性單軸鉸與多軸鉸；鉸成分：

梁：My,Mz;

柱：P-M-M相關(guān)；

支撐：軸力靜力彈塑性塑性鉸特性單軸鉸與多軸鉸；靜力彈塑性彈塑性本構(gòu)曲線

FEMA雙折線三折線

本構(gòu)關(guān)系屈服點(diǎn)鋼筋混凝土/型鋼混凝土鋼結(jié)構(gòu)/鋼管混凝土雙折線P1極限彎矩Mcr極限彎矩My三折線P1開(kāi)裂彎矩Mcr屈服彎矩MyP2極限彎矩Mu極限彎矩Mu靜力彈塑性彈塑性本構(gòu)曲線本構(gòu)關(guān)系屈服點(diǎn)鋼筋混凝土/鋼結(jié)構(gòu)/雙靜力彈塑性彈塑性本構(gòu)曲線

三種鉸對(duì)比(彎矩鉸)

梁截面：400*800；E：3*107;I=0.0170667m4;L=4.2m;

M≤Mcr:三種鉸剛度值相同；Mcr<M≤Mu:三折線鉸的剛度最低,FEMA鉸與雙折線相同；M>Mu:K雙折線>K三折線>KFEMA

;

靜力彈塑性彈塑性本構(gòu)曲線靜力彈塑性配筋結(jié)果

從繪圖師導(dǎo)入實(shí)配鋼筋結(jié)果；計(jì)算配筋x超配系數(shù)；

可按構(gòu)件指定超配系數(shù)說(shuō)明：A.Pushover分析之前一定

要進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)；B.推薦采用實(shí)配鋼筋結(jié)果；靜力彈塑性配筋結(jié)果從繪圖師導(dǎo)入實(shí)配鋼筋結(jié)果；靜力彈塑性墻纖維

單元屈服的判斷標(biāo)準(zhǔn)：x-屈服評(píng)估用殘留系數(shù)；M-纖維數(shù)量；m-達(dá)到屈服的纖維數(shù)量；N-高斯積分點(diǎn)數(shù)量，墻單元為4個(gè)；n-達(dá)到屈服的高斯積分點(diǎn)數(shù)量；軸向與彎曲：m≥(1-x)*M;剪切：n≥(1-x)*N;

靜力彈塑性墻纖維靜力彈塑性墻纖維-混凝土本構(gòu)模型（混規(guī)附錄C.2.4）fc*:混凝土單軸抗壓強(qiáng)度代表值；

εc:混凝土峰值壓應(yīng)變；

εu:曲線下降段，混凝土峰值壓應(yīng)變?yōu)?.5fc*時(shí)的混凝土壓應(yīng)變；不考慮混凝土的抗拉能力

靜力彈塑性墻纖維-混凝土本構(gòu)模型（混規(guī)附錄C.2.4）靜力彈塑性墻纖維-鋼筋本構(gòu)模型fy:鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；E1:鋼筋屈服前剛度；

彈性模量值-混規(guī)表4.2.5E2:鋼筋屈服后剛度；

α=E2/E1:--0.01,接近于理想彈塑性；

靜力彈塑性墻纖維-鋼筋本構(gòu)模型靜力彈塑性墻纖維-剪切模型

--理想彈塑性模型

τ1:屈服剪應(yīng)力；G:剪切模量；G=0.4E

γ1:屈服剪應(yīng)變；靜力彈塑性墻纖維-剪切模型--理想彈塑性模型靜力彈塑性墻纖維-剪切模型

Building中剪切破壞判斷標(biāo)準(zhǔn)：

基于抗剪極限承載力的名義屈服應(yīng)變方法使用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算剪力墻構(gòu)件的極限抗剪承載力使用V/(bh0)計(jì)算名義屈服剪應(yīng)力名義屈服剪應(yīng)變=名義屈服剪應(yīng)力/剪切模量使用Building方法計(jì)算的屈服剪應(yīng)變一般在1/10000~3/10000之間。可以由用戶手動(dòng)輸入。（屈服剪應(yīng)力=0.0004xG）靜力彈塑性墻纖維-剪切模型Building中剪切破壞靜力彈塑性墻纖維-墻鉸

墻鉸（Gen）墻纖維（Building）判斷內(nèi)容內(nèi)力（彎矩，剪力）應(yīng)力/應(yīng)變整個(gè)構(gòu)件單元（劃分網(wǎng)格后）鋼筋（屈服）混凝土（壓碎）剪力墻（剪切破壞）判斷位置墻的頂部和底部每個(gè)單元計(jì)算效率高低靜力彈塑性墻纖維-墻鉸墻鉸墻纖維靜力彈塑性性能點(diǎn)能力譜需求譜

靜力彈塑性性能點(diǎn)靜力彈塑性性能點(diǎn)需求譜與能力譜的交點(diǎn)。

反映了結(jié)構(gòu)在相應(yīng)地震作用下的最大塑性變形能力。尋找性能點(diǎn)的出發(fā)點(diǎn)：

性能點(diǎn)處，有效阻尼值相等；

靜力彈塑性性能點(diǎn)靜力彈塑性查看分析結(jié)果-彈塑性層間位移角

是否滿足抗規(guī)中規(guī)定的彈塑性層間位移角限值要求；(《抗規(guī)》表5.5.5彈塑性層間位移角限值)

結(jié)構(gòu)類型【θp】單層鋼筋混凝土柱排架1/30鋼筋混凝土框架1/50地步框架砌體房屋中的框架-抗震墻1/100鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱-抗震墻、框架-核心筒1/100鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/120多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/50靜力彈塑性查看分析結(jié)果-彈塑性層間位移角結(jié)構(gòu)類型【θp】單層靜力彈塑性查看分析結(jié)果-基底剪力；與反應(yīng)譜法得到的基底剪力在合理比例范圍之內(nèi)；(3~5倍)

地震影響系數(shù)最大值

設(shè)防烈度6（0.05g）7（0.10g）7（0.15g）8（0.20g）8（0.30g）9（0.40g）小震0.040.080.120.160.240.32中震0.120.230.340.450.680.90大震0.280.500.720.901.201.40靜力彈塑性查看分析結(jié)果-基底剪力；設(shè)防677889小震0.0靜力彈塑性查看分析結(jié)果-塑性鉸分布；FEMA:B（屈服）、IO、LS、CP、

C、D、E（完全破壞）雙折線；1-yield；三折線：1-yield、2-yield；纖維：應(yīng)變等級(jí)1、2、3、4、5

反映混凝土/鋼筋/墻單元受力狀態(tài)；

數(shù)值為當(dāng)前應(yīng)變與屈服應(yīng)變之比；

反映單元破壞的程度靜力彈塑性查看分析結(jié)果-塑性鉸分布；靜力彈塑性

操作技巧靜力彈塑性

操作技巧靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？查看超筋超限信息梁：受壓區(qū)高度；最大配筋率；最小受剪截面等；柱：軸壓比，最大配筋率；最小受剪截面；

節(jié)點(diǎn)抗剪驗(yàn)算等；

墻梁：受壓區(qū)高度；最大配筋率；最小受剪截面等；墻柱：軸壓比，最大配筋率；最小受剪截面；穩(wěn)定性驗(yàn)算等；超筋->承載力高估->收斂不容易，結(jié)果不準(zhǔn)確；調(diào)整，盡量消除超筋超限構(gòu)件；應(yīng)特別關(guān)注對(duì)構(gòu)件塑性特性有影響的部分；靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？?jī)?yōu)化設(shè)置初始荷載分布施加（5~10步）；靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？?jī)?yōu)化設(shè)置選擇層剪力或振型加載模式；靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？?jī)?yōu)化設(shè)置選擇等步長(zhǎng)加載；自動(dòng)調(diào)整步長(zhǎng)：未收斂時(shí)自動(dòng)減小步長(zhǎng)；在荷載位移曲線接近水平段反復(fù)迭代，提高精度的同時(shí)，增加計(jì)算時(shí)間。靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？?jī)?yōu)化設(shè)置設(shè)定最大位移控制點(diǎn)及其方向；最大位移方向取為加載方向；控制節(jié)點(diǎn)可指定為頂層角柱頂點(diǎn)；靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？?jī)?yōu)化設(shè)置塑性鉸的定義：彎矩-旋轉(zhuǎn)角；不考慮軸力鉸；

橫向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)梁?jiǎn)卧獜澗刈畲笾狄话愠霈F(xiàn)在兩端。集中鉸為端部非線性彈簧加上中間彈性單元，分析更容易收斂。對(duì)于梁柱單元，一般不允許發(fā)生軸向破壞，所以可不考慮軸力鉸。靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？橫向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)梁?jiǎn)卧獜澗刈铎o力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？?jī)?yōu)化設(shè)置先初算再細(xì)算，初算時(shí)：先算一個(gè)方向；減小步驟數(shù)（30步）；不考慮P-Delta效應(yīng)；采用實(shí)配鋼筋；在building中建模等靜力彈塑性如何找到性能點(diǎn)？靜力彈塑性如何提高基底剪力？選擇塑性鉸類型；

三種鉸對(duì)比(彎矩鉸)

梁截面：400mm*800mm；彈性模量：3*104Mpa

;慣性矩：0.0170667m4;長(zhǎng)度：4.2m；M≤Mcr:三種鉸剛度值相同；Mcr<M≤Mu:三折線鉸的剛度最低,FEMA鉸與雙折線相同；M>Mu:K雙折線>K三折線>KFEMA

;

靜力彈塑性如何提高基底剪力？靜力彈塑性如何提高基底剪力？提高纖維剪切屈服應(yīng)變值；將輸入方法改為用戶輸入；計(jì)算屈服剪應(yīng)力：τ=Gxγγ取為4/10000;

靜力彈塑性如何提高基底剪力？靜力彈塑性如何提高基底剪力？增加剪力墻網(wǎng)格尺寸；剪力墻網(wǎng)格尺寸越大，越不容易破壞；單元破壞=>剛度折減=>承載力下降；

靜力彈塑性如何提高基底剪力？靜力彈塑性

工程實(shí)例靜力彈塑性

工程實(shí)例工程實(shí)例結(jié)構(gòu)形式：框剪結(jié)構(gòu)共計(jì)37層，1層為底盤(pán)。基本設(shè)置如下：工程實(shí)例結(jié)構(gòu)形式：框剪結(jié)構(gòu)工程實(shí)例靜力彈塑性結(jié)果曲線：基底剪力：大震：1.099*104KN；小震：3019.525KN比例：3.64；最大彈塑性層間位移角：0.0034容許層間位移角：1/100工程實(shí)例靜力彈塑性結(jié)果曲線：基底剪力：工程實(shí)例鉸狀態(tài)：剪力墻鉸主要發(fā)生在2層根部。工程實(shí)例鉸狀態(tài)：剪力墻鉸主要發(fā)生在2層根部。工程實(shí)例結(jié)構(gòu)形式：框剪結(jié)構(gòu)，中間開(kāi)洞；共計(jì)14層，3層為夾層，4F為轉(zhuǎn)換層基本設(shè)置如下：工程實(shí)例結(jié)構(gòu)形式：框剪結(jié)構(gòu)，中間開(kāi)洞；工程實(shí)例靜力彈塑性結(jié)果曲線：基底剪力：大震：2.193*104KN；小震：6935.675KN比例：3.162；最大彈塑性層間位移角：0.003336容許層間位移角：1/100工程實(shí)例靜力彈塑性結(jié)果曲線：基底剪力：工程實(shí)例鉸狀態(tài)：框架墻鉸主要出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換層附近梁端。墻鉸從轉(zhuǎn)換層開(kāi)始逐漸向下蔓延。工程實(shí)例鉸狀態(tài)：框架墻鉸主要出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換層附近梁端。工程實(shí)例層間位移角：工程實(shí)例層間位移角：工程實(shí)例結(jié)構(gòu)形式：主體剪力墻結(jié)構(gòu)，底下3層伸出部分框架；共計(jì)26層，68.1m.基本設(shè)置如下：工程實(shí)例結(jié)構(gòu)形式：主體剪力墻結(jié)構(gòu)，底下3層伸出部分框架；工程實(shí)例靜力彈塑性結(jié)果曲線：基底剪力：大震：2.078*104KN；小震：10141KN比例：2.049；最大彈塑性層間位移角：0.00473容許層間位移角：1/120工程實(shí)例靜力彈塑性結(jié)果曲線：基底剪力：工程實(shí)例鉸狀態(tài)：梁大部分處于開(kāi)裂狀態(tài)。部分剪力墻發(fā)生剪切破壞。工程實(shí)例鉸狀態(tài)：梁大部分處于開(kāi)裂狀態(tài)。工程實(shí)例層間位移角：工程實(shí)例層間位移角：動(dòng)力彈塑性動(dòng)力彈塑性動(dòng)力彈塑性如何選波？1.初步判斷：頻譜特性（特征周期）；Tg=2πEPV/EPA;(地震波)EPV：有效峰值速度；EPA：有效峰值加速度；

與規(guī)范比較，誤差控制在20%以內(nèi)。

設(shè)計(jì)地震分組場(chǎng)地類別I0I1ⅡⅢⅣ第一組0.250.300.400.500.70第二組0.300.350.450.600.80第三組0.350.400.500.700.95動(dòng)力彈塑性如何選波？1.初步判斷：頻譜特性（特征周期）動(dòng)力彈塑性如何選波？初步判斷：有效峰值加速度計(jì)算所選地震波的有效峰值加速度EPA；

地震能量較大區(qū)域處的加速度平均值；按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行調(diào)幅；罕遇地震6度7度8度9度0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g加速度最大值125220310400510620動(dòng)力彈塑性如何選波？初步判斷：有效峰值加速度罕遇6度7度8度動(dòng)力彈塑性如何選波？初步判斷：持續(xù)時(shí)間從首次達(dá)到該時(shí)程曲線最大峰值的10%那一點(diǎn)算起到最后一點(diǎn)達(dá)到最大峰值的10%為止。有效持續(xù)時(shí)間一般為結(jié)構(gòu)基本周期的5~10倍。動(dòng)力彈塑性如何選波？初步判斷：持續(xù)時(shí)間動(dòng)力彈塑性如何選波？

2.二次判斷-地震影響系數(shù)與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)意義上相符。

（主要振型周期點(diǎn)上相差不超過(guò)20%）≤動(dòng)力彈塑性如何選波？2.二次判斷-地震影響系動(dòng)力彈塑性如何選波？

3.三次判斷-基底剪力

與振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果R相比：

單條波：65%R≤S≤135%R

多條波平均值：80%R≤M≤120%R

動(dòng)力彈塑性如何選波？3.三次判斷-基底剪力動(dòng)力彈塑性滯回模型簡(jiǎn)化模型退化模型非線性彈性模型滑移模型標(biāo)準(zhǔn)雙折線克拉夫雙折線彈性雙折線滑移雙折線標(biāo)準(zhǔn)三折線剛度退化三折線彈性三折線滑移雙折線只受拉隨動(dòng)硬化三折線武田三折線彈性四折線滑移