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結(jié)構(gòu)抗震(kàngzhèn)分析
——?jiǎng)恿r(shí)程分析方法共二十九頁(yè)1、時(shí)程分析方法步驟(bùzhòu)開(kāi)始(kāishǐ)輸入結(jié)構(gòu)總體信息、幾何與材料信息其它有關(guān)信息計(jì)算有關(guān)參數(shù)求初始彈性單剛、形成總剛、進(jìn)行線性靜力分析,計(jì)算初始變形、初始內(nèi)力求結(jié)構(gòu)抗側(cè)總剛、進(jìn)行線性動(dòng)力分析、求自振頻率求阻尼矩陣求結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)幾何非線性矩陣逐步輸入地震地面運(yùn)動(dòng)加速度記錄求非線性單剛、形成總剛、求結(jié)構(gòu)抗側(cè)總剛形成增量動(dòng)力微分方程解增量動(dòng)力微分方程求主自由度位移速度、加速度增量共二十九頁(yè)1、時(shí)程分析方法步驟(bùzhòu)解增量動(dòng)力微分方程求主自由度位移(wèiyí)速度、加速度增量求主自由度位移速度、加速度求副自由度位移增量求單元內(nèi)力、變形增量,拐點(diǎn)處理加速度記錄是否結(jié)束輸出結(jié)果結(jié)束是否返回第三步共二十九頁(yè)2、構(gòu)件(gòujiàn)非線性單元模型微觀單元模型宏觀單元模型微觀單元模型主要有平面應(yīng)力元、三維實(shí)體單元、纖維模型、板殼單元,難點(diǎn):材料本構(gòu)關(guān)系(guānxì)的特殊性和復(fù)雜性,離散化(整體式、組合式、分離式)共二十九頁(yè)2、構(gòu)件(gòujiàn)非線性單元模型宏觀(hóngguān)單元模型以結(jié)構(gòu)中的各構(gòu)件,如梁、柱、墻為基本分析單元,通過(guò)簡(jiǎn)化處理將其簡(jiǎn)化為一個(gè)非線性分析單元。桿:集中塑性鉸模型、分布塑性區(qū)模型Clough:雙分量共二十九頁(yè)2、構(gòu)件非線性單元(dānyuán)模型宏觀(hóngguān)單元模型Clough:雙分量用一根表示屈服特性的理想彈塑性桿和一根表示屈服后硬化特性的完全彈性桿來(lái)模擬構(gòu)件非彈性變形集中在端部塑性鉸,只適用于雙折線型恢復(fù)力滯洄模型,不能模擬循環(huán)受力時(shí)構(gòu)件剛度的連續(xù)變化和退化過(guò)程共二十九頁(yè)2、構(gòu)件非線性單元(dānyuán)模型宏觀單元(dānyuán)模型Giberson:?jiǎn)畏至坑靡粋€(gè)桿端塑性轉(zhuǎn)鉸來(lái)刻畫桿件的彈塑性性能,桿件兩端的彈塑性參數(shù)相互獨(dú)立,適用于各種恢復(fù)力滯洄模型不能考慮地震過(guò)程中構(gòu)件反彎點(diǎn)的移動(dòng),僅考慮純受彎構(gòu)件。共二十九頁(yè)2、構(gòu)件非線性單元(dānyuán)模型宏觀(hóngguān)單元模型Aoyama:三分量考慮了開(kāi)裂非線性的影響,能采用三線型恢復(fù)力滯洄模型共二十九頁(yè)2、構(gòu)件(gòujiàn)非線性單元模型宏觀單元模型變剛度(ɡānɡdù)三分段模型單元兩端分布有限長(zhǎng)度塑性區(qū)域,中間則保持彈性共二十九頁(yè)2、構(gòu)件非線性單元(dānyuán)模型宏觀單元(dānyuán)模型變剛度五分段模型單元兩端屈服后非線性區(qū)域,開(kāi)裂后非線性區(qū)域、中間則保持彈性共二十九頁(yè)2、構(gòu)件非線性單元(dānyuán)模型宏觀(hóngguān)單元模型剪力墻的模型等效梁模型、墻板單元模型、等效桁架模型,三垂直桿單元模型,多垂直桿單元模型,二維板單元模型三垂直桿單元模型轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧難與邊柱變形協(xié)調(diào);相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心高度rh難以確定共二十九頁(yè)2、構(gòu)件非線性單元(dānyuán)模型宏觀(hóngguān)單元模型剪力墻的模型多垂直桿單元模型共二十九頁(yè)2、構(gòu)件(gòujiàn)非線性單元模型宏觀單元(dānyuán)模型剪力墻的模型考慮垂直桿剪切剛度的多垂直桿單元模型共二十九頁(yè)3、結(jié)構(gòu)(jiégòu)分析模型層間模型桿系模型桿系-層間模型平面(píngmiàn)應(yīng)力元模型共二十九頁(yè)3、結(jié)構(gòu)(jiégòu)分析模型層間模型剪切模型是一種簡(jiǎn)單的層間模型,將質(zhì)量集中在樓層,不考慮樓層變形,每一樓層只考慮一個(gè)自由度由于忽略了彎曲效應(yīng),只適用于高寬比較(bǐjiào)小,梁板剛度較大,柱先屈服的強(qiáng)梁弱柱型框架。共二十九頁(yè)3、結(jié)構(gòu)(jiégòu)分析模型桿系模型以桿件作為結(jié)構(gòu)的基本單元,梁、柱、墻均簡(jiǎn)化為以其軸線表示的桿件,將其質(zhì)量堆積在節(jié)點(diǎn)處或者采用考慮桿件質(zhì)量分布單元質(zhì)量矩陣(jǔzhèn)。優(yōu)點(diǎn):能明確各構(gòu)件在每一時(shí)刻的受力與彈塑性狀態(tài),由于放棄了樓面剛性假設(shè),能更好地模擬樓面大開(kāi)洞、錯(cuò)層及風(fēng)車型等復(fù)雜平、立面結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn):自由度數(shù)多,計(jì)算慢共二十九頁(yè)3、結(jié)構(gòu)(jiégòu)分析模型桿系-層間模型(móxíng)將每層質(zhì)量集中于質(zhì)心,對(duì)平面分析每層僅考慮集中質(zhì)量的水平振動(dòng),對(duì)空間分析每層考慮兩個(gè)方向的水平振動(dòng)和樓層平面內(nèi)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。形成結(jié)構(gòu)靜力總剛時(shí),以桿件為基本單元,假設(shè)樓板平面內(nèi)剛度無(wú)窮大,組裝成靜力總剛后,采用靜力縮聚法、高斯消元法或柔度矩陣求逆法得到動(dòng)力總剛。共二十九頁(yè)3、結(jié)構(gòu)(jiégòu)分析模型平面(píngmiàn)應(yīng)力元模型用于分析剪力墻體系的力學(xué)模型共二十九頁(yè)4、構(gòu)件(gòujiàn)恢復(fù)力模型曲線型恢復(fù)力模型簡(jiǎn)化分段線性的折線型恢復(fù)力模型折線型主要(zhǔyào)有:二線型、三線型、四線型(帶負(fù)剛度段)、退化二線型、退化三線型、指向原點(diǎn)型和滑移型桿單元:一般用退化三線型剪力墻:一般用指向原點(diǎn)型共二十九頁(yè)4、構(gòu)件(gòujiàn)恢復(fù)力模型確定恢復(fù)力骨架曲線(qūxiàn)的方法:試驗(yàn)方法計(jì)算機(jī)方法實(shí)用方法共二十九頁(yè)4、構(gòu)件(gòujiàn)恢復(fù)力模型確定恢復(fù)力骨架曲線的方法(fāngfǎ):開(kāi)裂點(diǎn):屈服點(diǎn)破壞點(diǎn)反向開(kāi)裂點(diǎn):反向屈服點(diǎn)反向破壞點(diǎn)共二十九頁(yè)4、構(gòu)件(gòujiàn)恢復(fù)力模型1238861181245107910139910111110118共二十九頁(yè)4、構(gòu)件(gòujiàn)恢復(fù)力模型確定恢復(fù)力骨架曲線的方法:各狀態(tài)(zhuàngtài)剛度:共二十九頁(yè)幾何(jǐhé)非線性1、建立單元?jiǎng)偠染仃嚂r(shí)考慮軸力的幾何非線性;2、在整體結(jié)構(gòu)的水平上來(lái)考慮幾何非線性的P-Δ效應(yīng)的幾何剛度矩陣4、構(gòu)件(gòujiàn)恢復(fù)力模型共二十九頁(yè)幾何(jǐhé)非線性采用(cǎiyòng)與重力產(chǎn)生的傾覆力矩等效的等效側(cè)向荷載來(lái)代替重力效應(yīng)第r層的重力效應(yīng)以假設(shè)力Fr表示,則:4、構(gòu)件恢復(fù)力模型共二十九頁(yè)寫成矩陣(jǔzhèn)形式4、構(gòu)件(gòujiàn)恢復(fù)力模型共二十九頁(yè)例7.m1m2=剛度(ɡānɡdù)矩陣共二十九頁(yè)阻尼矩陣(jǔzhèn)一般采用Rayleigh,4、構(gòu)件(gòujiàn)恢復(fù)力模型共二十九頁(yè)內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)結(jié)構(gòu)抗震分析
——?jiǎng)恿r(shí)程分析方法。離散化(整體式、組合式、分離式)。桿:集中塑性鉸模型、分布塑性區(qū)模型。用一根表示屈服特性
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