05-静力弹塑性和动力弹塑性几个热点问题(45分钟)

第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司midasGen&midasBuilding技术讲座新技术•新流程•新概念静力弹塑性和动力弹塑性分析几个热点问题1第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录1.为什么要做静力或动力弹塑性分析？2.是做静力弹塑性还是做动力弹塑性？3.影响分析结果的因素？4.初始荷载要用施工阶段分析结果吗？5.Pushover分析应选择什么样的加载模式？6.如何选取动力弹塑性的地震波？7.用铰模型还是纤维模型？8.要考虑楼板的弹塑性吗？2第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录8.看什么结果？如何整理结果？9.我能学会吗？需要多久能学会？10.其它几个问题-动力弹塑性分析采用显式积分还是隐式积分-计算铰特性值时用材料的设计值？标准值？极限值？-泊松比对墙单元非线性分析的影响？-墙单元在非线性分析时的剪切模量取值？-如何判断墙是否发生了剪切破坏？-分析时间问题……3第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录1.为什么要做静力或动力弹塑性分析？4第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座1.为什么要做静力或动力弹塑性分析？①你知道自己设计的结构到底能抵抗多大的地震吗？②你知道自己设计的结构在大震时什么地方先破坏吗？③你知道自己设计的结构是先发生剪切破坏还是弯曲破坏？④结构屈服后还能抵抗多大的地震力和变形·？⑤你用实配钢筋验算过“强剪弱弯”、“强柱弱梁”吗？⑥大震下要结构要保持弹性需要多大截面和配筋？5第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录2.是做静力弹塑性还是做动力弹塑性？6第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座2.是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？静力弹塑性的优点：①简单方便、概念清晰②计算效率高③整理结果较为容易静力弹塑性的弱点：①只适合多层结构②不能准确计算出铰顺序③不能反映结构的动力特性(滞回特性)7第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座2.是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？动力弹塑性的优点：①能够反映结构的动力特性②正确反映出铰顺序③相对准确的反映结构的实际受力状态动力弹塑性的弱点：①理论较为复杂，难于学习掌握②分析结果受地震波等参数影响较大③计算时间较长且整理结果较为繁琐8第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座2.是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？新抗规5.5.2条规定：“应”进行弹塑性变形验算的结构如下：1)8度III、IV类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；2)7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构；3)高度大于150m的结构；4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；5)采用隔震和消能减震设计的结构；“宜”进行弹塑性变形验算的结构如下：1)表5.1.2-1所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构；2)7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房；4)高度不大于150m的其它高层钢结构。5)不规则的地下建筑结构和地下空间综合体。9第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座2.是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？1.高度=150m时，5.5.1可采用静力弹塑性分析方法；2.高度200m时，应采用弹塑性时程分析法；3.高度在150～200m时，可视结构不规则程度选择静力或时程分析法。4.高度超过300m的结构，应由两个独立的计算，进行核；5.复杂结构应进行施工模拟分析，应以施工全过程完成后的内力为初始状态6.弹塑性时程分析宜采用双向或三向地震输入7.构件的几何尺寸、混凝土构件所配的钢筋和型钢、混合结构的钢构件应按实际情况参与计算。8.钢筋和混凝土材料的本构关系可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定采用。9.应考虑几何非线性影响新高规3.11.4条、规定：10第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录3.影响分析结果的因素？11第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座3.影响分析结果的因素？①线性设计结果-不能有超筋超限的构件②荷载-初始荷载作用下不要有屈服的构件-Pushover：加载模式(层剪力模式)-动力弹塑性：地震波③铰特性-是否采用了实配钢筋计算的？-如何计算的？（标准值、设计值、平均值)-纤维的划分精度④程序非线性分析方法的收敛性5.人为操作失误12第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录4.初始荷载要用施工阶段分析结果吗？13第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座4.初始荷载要使用施工阶段结果吗？①选择初始荷载的目的-实际上要选择的是初始内力状态-计算初始状态基础上的地震作用效应②理论上应使用施工阶段分析的内力结果-考虑和不考虑施工阶段分析，内力结果相差较大③准确的施工阶段分析-要考虑实际的结构、荷载、边界的变化④目前一般采用DL+0.5*LL（FEMA建议0.25*LL)14第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录5.Pushover分析应选择什么样的加载模式？15第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座5.Pushover分析应选取什么样的加载模式？①Pushover分析的加载模式-静力荷载工况、等加速度、振型、层地震剪力②原则：应反映实际的地震力分布③一般选择：第一振型-原因：多层结构的地震力接近倒三角形，与第一振型接近④推荐：层剪力模式，对高层或不规则结构更接近实际的地震力分布⑤固定加载模式的理论缺陷：加载模式在分析过程中不变16第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录6.如何选取动力弹塑性的地震波？17第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座6.如何选取动力弹塑性分析地震波？合理选波的三个方面①选取频谱特性Tg、持续时间满足要求的波②选取满足抗规5.1.2要求的三条波(两条实际，一条人工)-三条波平均影响系数的要求-三条波基底剪力的要求③合理调幅-用有效峰值加速度调幅18第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录7.用铰模型还是纤维模型？19第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座7.铰模型和纤维模型的优缺点？铰模型的优点①容易判断构件层面的损伤②可以考虑剪切破坏③计算效率相比纤维模型要高铰模型的缺点①不能判断截面局部的损伤-什么地方开裂、压碎，哪些钢筋屈服等20第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座7.铰模型和纤维模型的优缺点？纤维模型的特点(受纤维数量、变形协调的影响)21第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录8.需用考虑楼板的弹塑性吗？22第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座8.需要考虑楼板的动力弹塑性吗？理论上需要①楼板钢筋的影响②楼板刚度的变化对横向分析结果的影响③可能会影响梁、柱、墙的出铰顺序实现起来有难度①如何考虑楼板配筋-板的单元划分很不规则，如何找到对应位置的配筋②应力集中的影响-楼板与墙、连梁等连接位置在横向荷载作用下会产生应力集中-应力集中位置很容易过早进入塑性，这是不真实的-这会影响分析结果的准确性和分析的收敛性23第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录9.看什么结果？如何整理结果？结构大师差别化功能新流程、新技术、新设计：第三代结构设计解决方案①静力弹塑性结果②动力弹塑性结果③结果比较结构大师差别化功能新流程、新技术、新设计：第三代结构设计解决方案①静力弹塑性结果性能点位置（中震、大震）•弹塑性层间位移角：看附录M规定•基底剪力：大震/反应谱结果的约3倍•构件承载力：验算方法看附录M规定出铰类型•符合强柱弱梁、强剪弱弯要求•注意：Pushover分析不能准确获得出铰顺序结构大师差别化功能新流程、新技术、新设计：第三代结构设计解决方案①动力弹塑性结果查看最大、最小值（中震、大震）•弹塑性层间位移角：看附录M规定•基底剪力：大震下位反应谱结果的约3倍•构件承载力：验算方法看附录M规定出铰顺序、出铰类型•符合强柱弱梁、强剪弱弯要求27第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座Vbase(kN)µ层间位移角(rad.)Check(Allowable=1/100)µRS(Linear)6096510.00165－1LinearTHA686421.130.00165－1Pushover性能点小震515700.850.00091－0.55中震639101.040.00113－0.68大震1492852.450.00885OK5.36Pushover(极限状态)1624352.660.00986OK5.98NonlinearTHA2113333.470.00339OK2.05静力弹塑性与动力弹塑性分析结果比较3.多样的非线性分析结果结构大师28第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座-最大层间位移角小震(29step)中震(36Step)大震(191Step)191Step容许弹塑性层间位移角1/100容许弹性层间位移角1/800静力弹塑性分析结果3.多样的非线性分析结果结构大师性能点29用户利益：主要特色：第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司12thStory211step191step100step12thStory100step150step12thStory191step(性能点步骤)12thStory211step(极限)150step静力弹塑性分析结果-各步骤框架铰状态3.多样的非线性分析结果结构大师30第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座-墙铰状态(砼抗压破坏)1stStory191step砼抗压破坏等级1stStory211step静力弹塑性分析结果3.多样的非线性分析结果结构大师31第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座-墙铰状态（混凝土剪切破坏)1stStory191step(性能点)砼剪切破坏等级1stStory211step(最终)1stStory52step(屈服)静力弹塑性分析结果3.多样的非线性分析结果结构大师32第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座-墙铰状态（钢筋破坏)9thStory191step钢筋破坏等级9thStory211step静力弹塑性分析结果3.多样的非线性分析结果结构大师33第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座-层剪力、层间位移角动力弹塑性分析结果3.多样的非线性分析结果结构大师34第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座-连梁的滞回曲线动力弹塑性分析结果3.多样的非线性分析结果结构大师35第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座-混凝土墙的应力-应变曲线-试验数据动力弹塑性分析结果3.多样的非线性分析结果结构大师36第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座－延性系数(D/D1)10SecondsElCentroEarthquakeWave1stStory动力弹塑性分析结果3.多样的非线性分析结果结构大师37第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录10.我能学会吗？需要学多久？38结构大师第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司1.静力弹塑性/动力弹塑性分析数据自动生成功能1.只需一键，就能生成所有分析数据！结构大师39结构大师第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司2.可导入实际配筋计算构件的铰特性2.只需一键，就可导入施工图中的实际配筋后准确计算所有构件的铰特性[绘图师中的实际配筋]结构大师40第三代结构设计解决方案北京迈达斯技术有限公司技术讲座目录10.其它几个问题-动力弹塑性分析采用显式积分还是隐式积分•显式积分优点：非线性分析容易收敛•显式积分的使用：爆炸（1/1000秒）、非线性特性明显的结构•建筑结构：隐式积分足够（地震波时