動力時程分析和靜力彈塑性分析方法檔

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1、時程分析法又稱直接動力法，在數(shù)學(xué)上又稱步步積分法。顧名思義，是由初始狀態(tài)開始一步一步積分直到地震作用終了，求出結(jié)構(gòu)在地震作用下從靜止到振動以至到達(dá)最終狀態(tài)的全過程。它與底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法的最大并別是能計算結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在每個吋刻的地震反應(yīng)（內(nèi)力和變形）。當(dāng)用此法進(jìn)行計算時，系將地震波作為輸入。一般而言地震波的峰值應(yīng)反映建筑物所在地區(qū)的烈度，而其頻譜組成反映場地的卓越周期和動力特性。當(dāng)?shù)卣鸩ǖ淖饔幂^為強(qiáng)烈以至結(jié)構(gòu)某些部位強(qiáng)度達(dá)到屈服進(jìn)入塑性時，時程分析法通過構(gòu)件剛度的變化可求出彈塑性階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形。這時結(jié)構(gòu)薄弱層間位移可能達(dá)到最大值，從而造成結(jié)構(gòu)的破壞，真至倒

2、塌。作為高層建筑和重要結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一種補(bǔ)充計算，采用時程分析法的主要A的在于檢驗(yàn)規(guī)范反應(yīng)譜法的計算結(jié)杲、彌補(bǔ)反應(yīng)譜法的不足和進(jìn)行反應(yīng)譜法無法做到的結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析。時程分析法的主要功能有：1）校正由于采用反應(yīng)譜法振型分解和組合求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移時的誤差。特別是對于周期長達(dá)幾秒以上的高層建筑，由于設(shè)計反應(yīng)譜在長周期段的人為調(diào)整以及計算屮對高階振型的影響估計不足產(chǎn)生的謀差。2）可以計算結(jié)構(gòu)在非彈性階段的地震反應(yīng)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震作用下的變形驗(yàn)算，從而確定結(jié)構(gòu)的薄弱層和薄弱部位，以便采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施。3）可以計算結(jié)構(gòu)和各結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地展作用下每個時刻的地震反應(yīng)（內(nèi)力和變形）

3、，提供按內(nèi)力包絡(luò)值配筋和按地震作用過程每個時刻的內(nèi)力配筋最大值進(jìn)行配筋這兩種方式?？偟膩碚f，時程分析法具有許多優(yōu)點(diǎn)，它的計算結(jié)果能更真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，從而能更精確細(xì)致地暴露結(jié)構(gòu)的薄弱部位。吋程分析法有關(guān)的幾個問題：1、恢復(fù)力特性曲線；恢復(fù)力特性曲線應(yīng)用于計算必須模型化，常用的有雙線型模型與退化三線型模型；退化三線型模型（附圖）能較好地反映以彎曲破壞為主的鋼筋混凝土構(gòu)件的的特性，所以適用于此類構(gòu)件計算。2、結(jié)構(gòu)計算模型及分析方法；3、地震波的選用；4、時程分析計算結(jié)果的處理。時程分析要依靠計算機(jī)及軟件，作為一般的工程設(shè)計人員，只需要了解1、2兩個問題的內(nèi)容，為軟件的選

4、用及前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備做基礎(chǔ)。問題3、4的內(nèi)容，特別是問題3的內(nèi)容，設(shè)設(shè)計人員能夠把握的，也是能否得到良好分析結(jié)果的重要因素。選用合適的數(shù)字化地震波（即地震地面運(yùn)動加速度）o選擇的原則是使輸入地震波的特性和建筑場地的條件相符合。主要參數(shù)有：地震烈度、地震強(qiáng)度參數(shù)、場地的土壤類別、卓越周期和反應(yīng)譜等。選擇地震波時應(yīng)選其主要周期與建筑場地卓越周期接近的地震波。要滿足地震活動三要素的要求：即頻譜特性〔可用地震影響系數(shù)曲線農(nóng)征，依據(jù)所處的建筑場地類別和設(shè)計地震分組確定）、有效峰值（按規(guī)范所列地震加速度最大值采用）和地震加速度時程曲線持續(xù)時間（一般為結(jié)構(gòu)基木周期的5-10倍），這三者均要符

5、合規(guī)定。規(guī)范要求：選用數(shù)字化地震波應(yīng)按建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用不少于兩組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線，其平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符。目前，國內(nèi)關(guān)于時程分析法輸入地震記錄的選取有兩種做法：一種是對實(shí)際地震記錄進(jìn)行修正，使其地震影響系數(shù)曲線與規(guī)范的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符；而另一種是通過一定的方法在大量的實(shí)際地震記錄屮選取一些滿足規(guī)范要求的地震記錄，以供時程分析法使用。一有關(guān)實(shí)際地震記錄的修正1強(qiáng)度修正。將地震波的加速度峰值及所冇的離散點(diǎn)都按比例放人或縮小以滿足場地的烈度要求。2濾波修止?？砂匆?/p>

6、求設(shè)計濾波器，對地震波進(jìn)行時域或頻域的濾波修止。這樣修止的地震資料不僅卓越周期滿足要求，功率譜的形狀和面積也可控制。3卓越周期修正。將地震波的離散步長按人為比例改變，使波形的主耍周期和場地卓越周期一致，然而，在改變離散步長的同時也將改變地震波的頻譜特性,在彈塑性反應(yīng)小有時會產(chǎn)生不安全的后果。因此，修正的幅度不宜過大，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)人塑性的程度較大時最好不用此種辦法。二有關(guān)輸入地震波的平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符的控制對于反應(yīng)譜的控制采用兩個頻段：一是對地震記錄加速度反應(yīng)譜值在［［0.1,Tg］平臺段的均值進(jìn)行控制，要求所選地震

7、記錄加速度譜在該段的均值與設(shè)計反應(yīng)譜相差不超過10%；—是對結(jié)構(gòu)基本周期T1附近（T1-AT1,T1十AT2）段加速度反應(yīng)譜均值進(jìn)行控制，要求與設(shè)計反應(yīng)譜在該段的均值相差不超過10%。ATI和AT2的取值，由于需進(jìn)行吋程分析的結(jié)果其T1多在2SEC以上，以取值△T1WAT2二0.5SEC為宜。冇些文章沒冇談到對第一頻段的控制，個人認(rèn)為可根據(jù)計算結(jié)果的擬合情況決定。三有關(guān)輸入的地震記錄應(yīng)反映抗震建筑所在地的場地特性的控制根據(jù)地震記錄的反應(yīng)譜卓越周期來選擇輸入的地震波，選擇其主要周期與建筑場地卓越周期接近的地震波對于吋