東南大學(xué)工程結(jié)構(gòu)抗震時程法

第4講時程分析法§4-1彈性時程分析法§4-2彈塑性時程分析法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析-振型疊加法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析-振型疊加法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析-振型疊加法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析-振型疊加法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析-振型疊加法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析-振型疊加法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析-振型疊加法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法圖5線性加速度示意結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法圖6Wilson-θ法示意結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法圖7內(nèi)載荷變化結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析析-直接積分法阻尼定義與分類阻尼是一種能量耗耗散機(jī)制，它使振振動隨時間減弱并并最終停止。阻尼的數(shù)值主要取取決于材料、運(yùn)動動速度和振動頻率率。阻尼可分類如下：：粘性阻尼滯后或固體材料阻阻尼庫侖或干摩擦阻尼尼粘性阻尼粘性阻尼一般物體體在液體中運(yùn)動時時存在；阻尼力與速度成正正比，動力學(xué)分析析應(yīng)當(dāng)考慮粘性阻阻尼比例常數(shù)c稱作阻尼常數(shù)通常用阻尼比x（阻尼常數(shù)c對臨界阻尼尼常數(shù)cc*的的比值）表示臨界阻尼為系統(tǒng)出出現(xiàn)振蕩和非振蕩蕩行為臨界狀態(tài)時時的阻尼。*對一個質(zhì)量為m，頻率為w的單自由度彈彈簧質(zhì)量系統(tǒng),cc=2mw滯后和固體材料阻阻尼是材料的固有特性性在動力學(xué)分析中應(yīng)應(yīng)該考慮認(rèn)識還不是很透徹徹，很難定量確定定滯后和固體材料阻阻尼庫侖或干摩擦阻尼尼物體在干燥表面上上滑動時的阻尼；；阻尼力與表面法向向接觸力成正比；；比例常數(shù)m就是摩擦系數(shù)；動力學(xué)分析中一般般不予考慮。庫侖或干摩擦阻尼尼阻尼矩陣在ANSYS中,阻尼是各種指定阻阻尼的和[C]a[M]bbc[K]bjm(2/W)bjx[Ck][Cx]結(jié)構(gòu)阻尼矩矩陣結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩矩陣因子(ALPHAD)結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩矩陣結(jié)構(gòu)剛度矩矩陣因子(BETAD)變剛度矩陣陣乘子(DMPRAT)結(jié)構(gòu)剛度矩矩陣對于材料j的剛度矩陣陣乘子(MP,DAMP)臨界阻尼比比(MP,DMPR)單元阻尼矩矩陣(單元實(shí)常數(shù)數(shù))與頻率相關(guān)關(guān)的阻尼矩矩陣(DMPRAT和MP,DAMP)三種形式阻阻尼的定義義方法ANSYS允許上上述所有三三種形式的的阻尼通過規(guī)定阻尼比x,Rayleigh阻阻尼常數(shù)a，或定義帶帶有阻尼矩陣的的單元，可將粘性性阻尼納入入考慮；通過規(guī)定另另一種Rayleigh阻阻尼常數(shù)數(shù)b可將滯后或或固體阻尼尼納入考慮慮；通過規(guī)定帶有摩擦性性能的接觸觸表面單元元和間隙單單元，可將庫侖侖阻尼納入入考慮；三種形式阻阻尼的定義義方法Rayleigh阻阻尼常數(shù)數(shù)a和b用作矩陣[M]和和[K]的乘乘子來計(jì)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義阻尼比x時，需使使用這兩個個阻尼常數(shù)數(shù)a是粘度阻尼分分量，b是滯后后或固體或或剛度阻尼尼分量三種形式阻阻尼的定義義方法aAlpha阻尼尼亦可稱作質(zhì)質(zhì)量阻尼只有當(dāng)粘度度阻尼是主主要因素時時才規(guī)定此此值，如在在進(jìn)行各種種水下物體體、減震器器或承受風(fēng)風(fēng)阻力物體體的分析時時如果忽略b阻尼，a可通過已知知值x（阻尼比比）和已知頻率率w來計(jì)算：：a=2xw因?yàn)橹辉试S許有一個a值,所以要要選用最主主要的響應(yīng)應(yīng)頻率來計(jì)計(jì)算aa=31205三種形式阻阻尼的定義義方法b阻尼Beta亦可稱作結(jié)結(jié)構(gòu)或剛度度阻尼是大多數(shù)材材料的固有有特性b阻尼對每一一個材料進(jìn)進(jìn)行規(guī)定（（作為材料料性質(zhì)DAMP），，或作為一一個單一的的總值如果忽略a阻尼，b可以通過已已知的x（阻尼比））和已知頻頻率w來計(jì)算：b=2x/w選用最主要要的響應(yīng)頻頻率來計(jì)算算bb=0004000300010002三種形式阻阻尼的定義義方法定義a和和b阻尼尼：使用方程a/2w+bw/2=x近似地假設(shè)設(shè)a和b阻阻尼的總總和在頻率率范圍w1至w2之間是是一個長阻阻尼比x，，給出兩兩個聯(lián)立方方程，從而而可以計(jì)算算出a和和bx=a/2w1+bw1/2x=a/2w2+bw2/2a+bbaw1w2§3.3算法的的精度§3.3算法的精度度§3.4地震波的選選取§3.4地震波的選選取§3.4地震波的選選取§3.4地震波的選選取延性（Ductility））的定義Paulay和Priestley的的定義：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件的滯回延延性，是指指在抗力沒沒有明顯下下降的情況況下，結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)件所所能經(jīng)受的的反復(fù)彈塑塑性變形循循環(huán)的能力力。（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)件至至少能夠經(jīng)經(jīng)受住5次次反復(fù)的彈彈塑性變形形循環(huán)，而而且最大幅幅值可達(dá)設(shè)設(shè)計(jì)容許變變形值；（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)或構(gòu)件在在經(jīng)歷反復(fù)復(fù)的彈塑性性變形循環(huán)環(huán)時，抗力力的下降量量始終不超超過最大抗抗力的20％。（國國內(nèi)常用15％）延性指標(biāo)曲率延性系系數(shù)（曲率率延性比））位移延性系系數(shù)（位移移延性比））曲率延性比比屈服曲率極限曲率位移延性比比集中塑性單單元模型分布塑性單單元模型桿系模型集中塑性單單元模型的的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對計(jì)計(jì)算機(jī)存儲儲容量要求求較低，耗耗費(fèi)機(jī)時少少、數(shù)值穩(wěn)穩(wěn)定缺點(diǎn)：無法法反映鋼筋筋混凝土構(gòu)構(gòu)件的非彈彈性變形區(qū)區(qū)域具有一一定的長度度、而且這這個塑性區(qū)區(qū)長度是隨隨加載歷史史的變化而而變化的這這一客觀規(guī)規(guī)律。分布塑性單單元模型分段變剛度度模型曲線分布柔柔度模型有限單元模模型經(jīng)典剛度法法單元（位位移插值函函數(shù)）基于柔度法法單元（內(nèi)內(nèi)力插值函函數(shù)）中震分析設(shè)設(shè)計(jì)《抗規(guī)》中對中震設(shè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容容涉及很少少，僅在總總則中提到到“小震不不壞、中震震可修、大大震不倒””的抗震設(shè)設(shè)防目標(biāo)，，但沒有給給出中震設(shè)設(shè)計(jì)的判斷斷標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)設(shè)計(jì)要求，，我國目前前的抗震設(shè)設(shè)計(jì)是以小小震為設(shè)計(jì)計(jì)基礎(chǔ)的，，中震和大大震則是通通過地震力力的調(diào)整系系數(shù)和各種種抗震構(gòu)造造措施來保保證的，但但隨著復(fù)雜雜結(jié)構(gòu)、超超高超限結(jié)結(jié)構(gòu)越來越越多，對中中震的設(shè)計(jì)計(jì)要求也越越來越多，，目前工程程界對于結(jié)結(jié)構(gòu)的中震震設(shè)計(jì)有兩兩種方法：：第一種按照照中震彈性性設(shè)計(jì)；第二種是按按照中震不不屈服設(shè)計(jì)計(jì)；而這兩種設(shè)設(shè)計(jì)方法在在MIDAS/Gen中都可以實(shí)實(shí)現(xiàn)中震分析設(shè)設(shè)計(jì)一、中震彈彈性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的抗震震承載力滿滿足彈性設(shè)設(shè)計(jì)要求，，最大地震震影響系數(shù)數(shù)α按表1取值，在中中震作用下下，設(shè)計(jì)時時可不考慮慮地震組合合內(nèi)力調(diào)整整系數(shù)（即即強(qiáng)柱弱梁梁、強(qiáng)剪弱弱彎調(diào)整系系數(shù)），但但應(yīng)采用作作用分項(xiàng)系系數(shù)、材料料分項(xiàng)系數(shù)數(shù)和抗震承承載力調(diào)整整系數(shù)，構(gòu)構(gòu)件的承載載力計(jì)算時時材料強(qiáng)度度采用設(shè)計(jì)計(jì)值。設(shè)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地震影響系系數(shù)（β為相對于小小震的放大大系數(shù)）中震分析設(shè)設(shè)計(jì)1、在MIDAS/Gen中定義中震震反應(yīng)譜主菜單》荷載》反應(yīng)譜分析析數(shù)據(jù)》反應(yīng)譜函數(shù)數(shù)：定義中中震反應(yīng)譜譜，即在定定義相應(yīng)的的小震反應(yīng)應(yīng)譜基礎(chǔ)上上輸入放大大系數(shù)β即可，β值按表1取用。中震分析設(shè)設(shè)計(jì)2、定義設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)時，，將抗震等等級定為四四級，即不不考慮地震震組合內(nèi)力力調(diào)整系數(shù)數(shù)（即強(qiáng)柱柱弱梁、強(qiáng)強(qiáng)剪弱彎調(diào)調(diào)整系數(shù)））。主菜單》設(shè)計(jì)》鋼筋混凝土土構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)》定義抗震等等級：將抗抗震等級定定為四級即即可。3、其它操作作均同小震震設(shè)計(jì)。中震分析設(shè)設(shè)計(jì)二、中震不不屈服設(shè)計(jì)計(jì)地震作用下下的內(nèi)力按按中震進(jìn)行行計(jì)算，最最大地震影影響系數(shù)α按表1取值，地震震作用效應(yīng)應(yīng)的組合均均按《高規(guī)》第5.6節(jié)進(jìn)行，但但分項(xiàng)系數(shù)數(shù)均取1.0，計(jì)算可不不考慮地震震組合內(nèi)力力調(diào)整系數(shù)數(shù)（即強(qiáng)柱柱弱梁、強(qiáng)強(qiáng)剪弱彎調(diào)調(diào)整系數(shù)）），構(gòu)件的的承載力計(jì)計(jì)算時材料料的強(qiáng)度取取標(biāo)準(zhǔn)植。。1、在MIDAS/Gen中定義中震震反應(yīng)譜內(nèi)容同中震震彈性設(shè)計(jì)計(jì)。2、定義設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)時，，將抗震等等級定為四四級，即不不考慮地震震組合內(nèi)力力調(diào)整系數(shù)數(shù)（即強(qiáng)柱柱弱梁、強(qiáng)強(qiáng)剪弱彎調(diào)調(diào)整系數(shù)））。