框架结构地震反应的弹塑性时程分析
钢-混凝土组合框架结构的地震弹塑性耐程分析
东南大学工程结构抗震分析三时程分析法-文档资料
三、运动微分方程的剖析
1．方程适用于各种力学模型 ——层间模型、杆系模型（考 虑空间和扭转）。 2．{x}为质点在自由度方向上的位移（广义），包括侧移和 扭转。 3 ． [M] 为对角阵（即认为惯性力非耦连），在不考虑各质 点惯性力的耦连作用时，[M]为对角阵，其缺点是计算特征向量 的精度较差。
m1 M 0
结构抗震分析
李爱群
第三部分 结构弹塑性地震反应的
时程分析法
结构弹塑性地震反应的时程分析法 ，即E.P.分析方
法着眼于弹塑性，可以分为三类： （1）数值分析方法：可以是单质点体系和多质点体 系，适用面广，效果最好。 （2）E.P.反应谱法： ①作E.P.谱； ②由E.P. 谱和E谱间的规律找出（推算）E.P. 谱；
2 (i jj ) i
2 2 ( i j)
通常i和j分别取1和3，考虑到建筑结构阻尼比一般较小，计
算时各振型可采用相同的阻尼比值，对于钢筋混凝土结构，可取
阻尼比为0.05，对于钢结构阻尼比为0.02。 α=ωiωjβ；β=0.1（ωi+ωj），计算时在自振圆频率 ωi、ωj 求出以
③E.P.谱的多质点应用（目前遇到困难）。
（3）等效线性化法：
原系统——E.P.系统 （阻尼ρe和频率ωe） 等效系统——Ee系统（等效阻尼ρe和等效频率ωe） A[δ2]=min δ为算子，研究算子与什么等效
2 ； 1 2 0 2 dt 0
T
T
u
2 0 e
；求ρe、ωe。
时程分析法（又称直接动力分析、步步积分法、数值分析
法、动态设计法） ①特点：直接输入地震波，直接处理运动方程
M x C x K x M 1 x g
(完整版)5时程反应分析
地震波选用与调整
地震动强度（振幅）调整 使峰值加速度相当于与设防烈度相应的多遇地震 与罕遇地震时的加速度峰值
at Am ax a t
A max
频谱特性包括谱形状、峰值、卓越周期等因素。
对谱特性的调整。调整实际记录的时间步长（调整卓 越周期）或采用滤波的方法过滤某些频率成分。但不 建议采用这些调整方法。
据需要适当减少; 3) 若对结构进行弹塑性最大地震响应分析或耗能过程分析，
持续时间应较长; 4) 通常取地震动持续时间为结构基本周期的 5 ～10倍；
汶川波记录长度为 160 s， 时间间隔0. 005 s， 共记录 32,000 点) 持时为30s的汶川波 （时间间隔0. 005 s ，6000个点）
杆件弹塑性计算模型 根据建立单元刚度矩阵时是否考虑杆单元刚度沿杆长的变 化，可分为集中塑性模型（单分量模型和多弹簧模型等）、 分布塑性模型（如多分量模型）。
Giberson单分量模型
只考虑弯曲破坏，杆件两端各设置一等效弹塑性弹簧以 反映杆件端部受弯屈服存在的塑性转动，构件中部保持 弹性。 不考虑杆端塑性铰区域长度，等效弹簧长度为零。
假定反弯点位置保持不变，始终位于构件的中间；两端 的弹塑性弹簧之间不存在耦合作用；
模型较为简单且有些粗糙，但抓住了问题的一部分核心 问题，能适用于各类恢复力模型（混凝土结构和钢结构 等），适用于平面及空间体系的分析。
多弹簧模型（以CANNY程序为例）
设置在杆件端部截面处的若干轴向弹簧用来模拟钢筋与 混凝土刚度，以反映构件弹塑性性能，如粘结滑移、钢 筋屈服、混凝土塑性），而杆件中部保持弹性。
(a) 层模型 (b) 剪切型
(c) 弯曲型
(d) 弯剪型
二、杆系模型
弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用.
弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用杨志勇黄吉锋(中国建筑科学研究院北京 1000130 前言地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。
几十年来,人们积累了大量的实测地震资料,这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。
与此相对应,时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。
但是,由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性,弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法;虽然如此,抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性,还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法;尤其是考虑了结构的弹塑性性能后,弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001第3.6.2,5.1.2, 5.5.1,5.5.2,5.5.3等条文规定了时程分析相关的内容。
下面结合TAT,SATWE,PMSAP和EPDA等软件应用,探讨如何将弹性、弹塑性时程分析正确应用到结构设计中去。
1 弹性时程分析的正确应用正确地在软件中应用弹性时程分析方法需要对规范的相关条文规定有正确的认识。
以下几点是需要特别明确的:(1抗震规范第5.1.2条第3点规定,“可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值”。
在设计过程中,如何实现“较大值”有不同的做法: 1设计采用弹性时程分析的构件内力响应包络值的多波平均值与振型分解反应谱法计算结果二者的较大值直接进行构件设计;2在实现振型分解反应谱方法时,放大地震力使得到的楼层响应曲线包住时程分析楼层响应曲线的平均值。
图1 SATWE地震作用放大系数前一种做法可能使得构件配筋较大,因为在时程分析过程中,构件内力的最大响应具有不同时性,采用包络值进行设计会使得构件内力,尤其是压弯构件内力偏于保守。
因此,TAT,SATWE,PMSAP等软件均提供了地震力放大功能。
SATWE地震作用放大系数见图1,可以通过适当地放大振型分解反应谱法的地震作用来满足相应的规范要求。
异形柱框架结构地震作用下弹塑性反应分析研究
现有的抗震设计原则使得传统的弹塑性理论已经不 能正确地反映强震作用下结构的工作性能。而结构 动力实验研究不仅费用高， 而且在实验设备及所能 考虑 的参数方 面还 存 在 许 多难 以克 服 的 困难 ， 因而 在计算机上以数值分析方法模拟结构非线性地震反 应过程具有特别重要的实际意义 。直接输入地震波 进行结 构弹塑 性地 震 反应 时程 分 析 ， 确定 结 构 抗 为 震设计安全 与可靠性提供 了一种有 效而可行 的方 法 。本 文 利 用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 内嵌 的 Ａ Ｄ ＮＹ Ｐ Ｌ和 Ｆ Ｒ Ｏ— ＴＡ Ｒ Ｎ语 言进行 二 次 开 发 ， 立 异 形 柱 框 架 结 构 的 建 三维模 型 ， 对其 动力 特 性及 抗震 性 能 进 行 了分 析 研
了分析 ， 用时程分析法进行弹塑性地震反应分析计算 ， 算值与实验 值吻合性较好 。结果 表明 ， 并 计 利用 Ａ Ｓ Ｓ软件建立 钢筋 ＮＹ 混凝 土异形柱框架结构 的三维模型进行弹塑性地震反应 分析是可行的 ， 并能得到较好的精度。 关键 词 ：Ｎ Ｙ Ａ Ｓ Ｓ软件 ； 钢筋混凝土 ； 异形 柱框架结构 ； 非线性动力分析 ； 地震反应
Ｋｅ ｒ ｓ ＡＮ ＹＳ ｓ ｆ ａ ｅ ＲＣ； ａ ｔ ｐ ｃ ａ・ｈ ｐ ｄ ｃ ｌ ｍｎ ； ｏ ｉ ｅ ｒｄ ｎ ｉ ｎ ｙ ｉ ； ｅｓ ｃ ｒ ｓ ｏ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｓ ｏ ｔ ｒ ； ｗ ｒ ｆ ｍｅ ｗ ｈ ｓ ｅ ｉ ｓ ａ ｅ ｏ ｕ ｓ ｎ ｎ ｎ ａ ｙ ａ ｃ ａ ａ ｓ ｓ ｉｍｉ ｅ ｐ ｎ ｅ ｉ ｌ ｌ ｍ ｌ ｓ
ＡＮＳ ａ ｅ ａ ｐｉ ｄ ｔ ｈ ｏ ｌ ｅ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｓ ｏ ｅ Ｆ Ｓ ｔ ｃ ｕ ｅ ｎ ｅ ｅ ｃ ｌ ｎ ｃ ｕ ａ ｙ ｃ ｎ ｂ ｅ ｉｅ ． ＹＳ ｃ ｎ ｂ ｐ ｌ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉ ａ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｆ ｈ Ｓ Ｃ ｓｒ ｔ ｒ ｓａ ｄ ｔ ｘ ｅｌ ｔａ ｃ ｒ ｃ ａ ｅ ａ ｈ ｖ ｄ ｅ ｏ ｎｒ ｉ ｃ ｔ ｕ ｈ ｅ
地震作用下框架结构三维弹塑性反应分析
力特 性 ， 即建筑 结 构 的 自振 周 期 和阻 尼 等 Ｊ 。而建
筑结构又是一个由各种不同构件组成 的空间体 系，
其 动力特 性 十分 复 杂 。 因此 ， 文 尝 试 采 用 有 限 元 本
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第 ６卷
第２ 期 １
２０ ０ ６年 １ 月 １
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ ． Ｎ ． １６ ｏ ２１
Ｎｏ ．２ ０ ｖ ０６
１７ ．８ ５ ２０ ） １３ ４ ・ ３ ６ １ １１ （０ ６ ２ ・４ ７０
Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
反 应时程分 析程序 ， 并建立框架结构 空间三维杆 系模型 ， 对地 震作 用下 的框架 结构进 行 了弹塑性 反应 分析 ， 得到 了结 构的 自 振 周期和顶层水平位移 时程 曲线 。通过振 型分析， 模拟结果 符合建 筑物 的实 际震害 ， 验证 了程 序的 可靠性 ， 明采用 Ａ Ｉ Ａ 表 ＤＮ 建 立有限元模型进行弹 塑性地震反 应分析是 可行 的， 具有 较高 的精度 ， 并 为进行 建 筑结 构弹 塑性 地震 反应 分析提 供 了新 的
３ ３一ｓ ￣） （ ｉ ｎ
混凝 土 破 坏 准 则 采 用 Ｗｉｉｍ— ｍｋ ｌａ Ｗａ ｅ破 坏 准 ｌ 则， 其表 达式 为 ：
１ ＂１
国家 自然科学基金 （０ ７ ０ ３ 资助 ５４８３ ） 第一作 者简介 ： 李永靖 ， 辽宁工程技术大学工程力 学专业博 士研
究 生 ， 究方 向 ： 山 开采 及 岩石 力 学 方 面 的研 究 。Ｅ ｍ ｉ：ｙｓ 研 矿 ・ ａｌ ｌ － ｊ
框架核心筒结构抗震性能分析研究
框架核心筒结构抗震性能分析研究段瑾;刘东泽【摘要】In this paper some analysis is practiced on a real-world project,that is,the frame-core-tube structures, we establish the calculation model of the frame-core-tube structures using the finite ele-ment analysis software NOSACAD. The elasto-plastic time history analysis is carried out under the fre-quent and rare intensity of 7 degree earthquake. The seismic behavior , failure mechanism and cracking pattern are estimated basing on the experimental results, including natural frequencies, acceleration and displacement responses of the model under earthquakes of different intensity, used to appraise seismic performance and the rationality of the design.%文以某框架核心筒结构为工程背景,用有限元分析软件NOSACAD建立结构分析模型,对结构进行7度多遇和7度罕遇烈度下的弹塑性时程分析.研究框架剪力墙结构的动力特性及在不同烈度地震作用下的加速度反应、位移反应、及层间位移反应等.根据模型结构破坏情况分析结构的薄弱部位和破坏机理,评价结构抗震性能和设计合理性.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2011(033)011【总页数】3页(P39-41)【关键词】框架剪力墙;弹塑性时程;抗震性能;NOSACAD【作者】段瑾;刘东泽【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所, 上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所, 上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU352.111 工程概况结构在地震作用下的弹塑性动力时程分析能较好地反映结构的破坏机制及构件的塑性破坏过程，在识别结构薄弱环节、有效控制地震造成的建筑损坏程度及经济损失方面，具有无法替代的优势。
框架结构的三维地震弹塑性分析
【 ｂ ｔ ｃ］ ｓ ｇ ｔｅ Ｅａｔ－ｌ ｔ ｉｉ ｌ ｎ ｈ ｏｙ ａｄ Ａ ｓｒ ｔＵ ｉ ｈ ｌ ｏｐａ ｉ ｆ ｔ ｅ ｍｅｔｔｅｒ ｎ ａ ｎ ｓ ｓｃ ｎ ｅ ｅ
架结构在地 震作 用下结构 的薄弱环 节。
【 关键词】 架结构 ； 框 地震弹塑性分析； 间位移角 层
【 中图分类号】 ｕ ５ ． １Ｔ １ Ｔ ３ ２１ ； Ｕ３ ３
【 文献标志码】 Ａ
及 变形 。 弹塑 性 时程 分析法 的研 究， 历 了 由层 模 型、 经
Ｔ ｅ ａｔ － ｌｓｉ ａｙ ｉ ｒ ｒ ｍｅＳｒ ｃｕ ｅ ｈ ｓｏ ｐ ａｔ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ａ ｔ ｔｒ Ｅｌ ｃ ｆ Ｆ ｕ Ｕｎ ｅ Ｔ ｒ ｅｄｍ ｅ ｓｏ ａ ｒ ｑ ａ ｅ ｘ ｉ ｔ ｎ ｄ ｒ ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｔ ｕ ｋ ｃｔ ｉ Ｅａ ｈ Ｅ ａｏ
【 要】利用弹塑性有限元理论和基 于 Ａ ｔＣ Ｄ的二 次开发 摘 ｕｏｈ
造成 。在 多遇 地 震作用 下 结构 基本 处于 弹性状 态 ， 在
罕遇 地 震作 用 下 结构 将 进入 弹 塑 性状 态 ，为 了认 识
结构分析软 件 Ｎ ｓＣ ｄ ｏ ａ ａ ，引入 变刚度 梁单元和 弹簧模 型柱单 元， 立框 架结构 空间三 维杆 系模型 ， 建 并分别在双 向地 震波和
塑性 地 震 反应 分 析 。弹 塑性 时程 分析 法 可 以较 为 全 面地 考虑 强震 的三 要 素 ，它 是 将 地震 波 数值 化 后 输 入 结构 振动 微 分方 程 ，采用 逐 步 积分 法对 结 构 进 行
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窃， 更不是满足于原 汁原昧地 体现 某风格 流 派 ， 而是在 建筑 设计 １ ． ８． ５１ 中开创出新 的理 念和 手法 。正 如贝聿 铭先 生所 指出 的 ： 中国建 ［ ］ “ ２田 林， 张 勇， 刘历波 ． 民族传 统建 筑 文化 继 承性探 析 ［ ］ Ｊ． 筑师的当务之急 ， 就是 探索一 种建 筑形 式 ， 它既是 我们 有限 的物 河北建筑科技 学院学报 ，０ ４ ３ ：２５ ． ２０ （ ） ５ ．３
力之所能及的 ， 同时又是尊重 自己文化 的ｌ 。 ４” Ｊ
［］ 蝶． ３陈 中国建筑文化 ： 反思“ 洋风”Ｊ ． ［］ 中国建设信息，０４ ２０
（ ０ ：—． ２ ）３８
２４ 尽量避免开发商主观引导， ． 尊重建筑师权利
开发商在整个建筑创作的过程中， 只能起到提出要求和建议 ［ ］ ４ 刘心武 ． 质之 美 ： 心武 建筑 文化酷评 ［ ． 京： 材 刘 Ｍ］ 北 中国建材 的作用， 而不是充当“ 间接” 设计者的角色。应当将建筑设计的 建筑 师能充 分发挥 主 观能动性 ，
结构抗震计算 的主要 方法 是对 多遇地 震采 用振 型分解 反应 计算机编程 ， 出了结 构 的地震 反应 时程 曲线 ， 到 了较好 的计 得 得 谱方法进行分析 ， 这种方法仅是一 种静力分 析方法 。它 同实际地 算精 度。 震反应 尚有一定差距 ， 计算 精度 不够 ， 不一 定能 够保证 地震 作用 １ 钢 筋混 凝 土结构 构件 的恢 复 力模 型
２ ３ 提倡发展本土建筑师的原创精神 ．
在影 响着本土的建筑创作。所 以应采 用“ 拿来 主义 ” 神 ， 地 精 积极 在学习西方先进建筑文化和继承中国传统建筑文化的同时， “ 走出去 、 请进来 ”学 习别人的长处或 借鉴他 人的经验 ， ， 通过 去粗
也要大力提倡本 土 建筑 师 的 原创 精 神。原 创 ， 是 “ 不 回归 ” “ 、 排 取精 、 去伪存真地加 工 、 吸收 ， 融合到本来 已有的创作 意图和构 并 它” 也不是 将建 筑 “ 创” 丰富 内涵 简化 或 等 同于 “ 合作 设 思框架 中， ， 原 的 非 为其增光 添彩 ， 从而 更好 地体 现我 国深 厚 的历史 积淀 计” 始作 ” “ 。“ 、起源” “ 与 开端 ” 是原 创 的真实 含义 。在这 一 内 和文化底蕴 ， 才 最终创 造 出更 多能 够反 映我 国 民族之 魂 、 文化 之脉 涵下的建筑“ 原创” 应 着重 其建筑 设计 的开 创性 的一 面 ， 眼于 和地域之风的建筑精品。 ， 着 用开创性的观念探索一条 基 于我 国国情和 文化 底蕴 之上 的建筑 参考文献 ： 设计之路。在这一思想指导下的建筑原 创 ， 不是盲 目地抄 袭剽 ［ ］ 绝 １ 岳傻峰 ， 胡望社 ． 建筑创 作 的文化 观 ［］ 建筑 知识 ，０ ４ ５ ： Ｊ． ２０ （ ）
硬套 。不能将在 中国传统的思维模式下 发展起来 的传统文 化 ， 简 风情 的同时 ， 照顾到 中 国的风情 和特 点 。正 如美 国 ｓ 事 务所 ０Ｍ
单地抽象为符号 、 类型 ， 简单地贴 附在 当代文化 的表 面， 并 而是要 在上海的金茂大厦外观上演绎 了中国 占代 密檐塔 的神 采 ； 籍华 美 善于发 掘传 统建筑 中具有 中国特 色的形状 、 色调 、 质感 、 线条 、 纹 人贝聿铭 在香港中银大厦形象上采用 了竹节 拔高的寓意 。 样等 ， 从而使建筑在历史文脉与环境 文脉上具 有既是 当代 的又是 ３ 结语 具有城市和地方个性的特点。 从 以往的经验 看出 ，全盘西化 ” “ 目复古” “ “ 、盲 、官僚作 风” 都
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第３ ２卷 第 ９期 ２ ００６ 年 ５ 月
山 西 建 筑
Ｓ Ａ卜ＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｈ Ｉ ＴＥＣ ＴＵＲＥ
Ｖｏ， ２ Ｎｏ． ｌ３ ９
Ｍａ ． ２ ０ ｙ ０６
・４ ・ ３
－
结 构 － 震 － 抗
文章编号 ：０ ９６ ２ ｛０６）９０ ４ ．２ １０ ．８ ５ ２０ ０ ．０ ３０
框 架 结 构 地 震 反 应 的 弹 塑 性 时 程 分 析
官 伟 赖 颖
摘 要： 叙述 了时程分析方法 的原理 ， 并用该 方法计算 了钢筋混凝 土框架结构 的弹塑性地震反 应。通过按照 时程分析 法 原理用 ＭＡ Ａ ＴＬ Ｂ语言进行计算机编程 ， 出了结构的地震反应 时程 曲线。 得 关键词 ： 时程分析 ， 弹塑性， 恢复力模型 ， 层模 型 中图分类号 ： ５ ． ＴＵ３２ １ 文献标识码 ： Ａ
构物 的反应… 。下面按照时程分析法原理用 ＭＡ Ｌ 语 言进行 分析 ， Ｔ 常采用此模型 。三线型 刚度 退化模型较双线型模 型更 细致
成要素能够继续发挥积极作用 ｌ。要 自然合理地结 合 ， 免生搬 创作 出更好 的作 品。 同样 ， ２ Ｊ 避 建筑 师也 应该考 虑全 面 ， 在搬入 欧美
下结构 的安全。时程分析法 是一种动 力分析方法 ， 它是将结 构物 在弹塑性 地震 反应 时程 分析 中， 要采 用合适 的恢 复 力模 型 ， 视为一个弹性 振动体 ， 将地 震时 地面运 动产 生 的位 移 、 速度 和加 使其 尽量模拟实际 曲线 的特征 。最 常用 的恢 复 力模 型 有双线 型 速度作用在结构物上 ， 然后 用动 力学 的方法 研究 它的振 动情 况。 模型和三线型刚度退 化模 型。双线 型模 型 的正反 向加 载 的骨架 显然 ， 时程分析法 比振 型分解反应谱 法能更 准确地反映地震 时结 曲线 均取两段折线 ， 故称 之为双线型模 型。对钢结 构弹塑性 时程