预应力混凝土框架结构抗震性能伪静力实验.doc

北工大第三教学楼弹塑性性时程分析与地震波选取及分析方法
学院:建工学院
学号:G201104013
姓名:苏中博
北工大第三教学楼弹塑性性时程分析与地震波选取及分析方法
《建筑抗震设计规范》,对于特别不规则的结构、板柱—抗震墙、底部框架砖房以及高度不大于150m的高层建筑结构、7度三、四类场地和8度乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构宜进行弹塑性变形验算,对于高度大于150m的钢结构、甲类建筑等结构应进行弹塑性变形验算。《高层建筑混凝土结构技术规程》,对于B级高度的高层建筑结构及复杂高层建筑结构,如带转换层、加强层及错层、连体、多塔结构等,宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。
我国现行抗震设计规范[ 1 ]在总则中以我国现有科技水平和经济能力为前提,提出了三水准抗震设防目标,其中设防目标在第 2 和第 3 水平时,允许结构进入非弹性工作阶段,即允许结构通过一定的塑性变形来耗散地震动的能量,并在有关章节增加了关于非弹性静力分析及弹塑性反应分析的相关条文。
历史上的多次震害也证明了弹塑性分析的必要性;1968年日本的十栅冲地震中不少按等效静力方法进行抗震设防的多层钢筋混凝土结构遭到了严重破坏,1971年美国San Fenlando地震、1975年日本大分地震也出现了类似的情况。相反,1957年墨西哥城地震中1l~16层的许多建筑物遭到破坏,而首次采用了动力弹塑性分析的一座44层建筑物却安然无恙,。
许多研究者从不同角度进行了结构弹塑性地震反应研究。其中,时程分析方法被认为是目前最为准确的结构弹塑性地震反应分析方法之一,这种方法通过逐步积分进行结构弹塑性动力分析,可以计算出地震反应全过程中各个时刻的内力和变形状态,确定结构开裂和屈服的时刻和顺序,发现应力和塑性变形集中的部位,从而判明结构的屈服机制,薄弱环节以及可能的破坏类型。
可以看出,随着建筑高度迅速增长,复杂程度日益提高,完全采用弹性理论进行结构分析计算和设计已经难以满足需要,弹塑性分析方法也就越来越重要。
时程分析法[1]被认为是目前结构弹塑性分析的最可靠和最精确的方法,它不仅能对结构进行定性分析,同时又可给出结构在罕遇地震下的量化性能指标,并且得到结构在各个时刻的真实地震反应。弹塑性时程分析方法将结构作为弹塑性振动体系加以分析,直接按照地震波数据输入地面运动,通过逐步积分运算,求得在地面加速度随时间变化期间内,结构的内力和变形随时间变化的全过程,也称为弹塑性直接积分法。
弹塑性动力时程分析有如下优点:1)输入的是罕遇地震波的整个过程,可以真实反映各个时刻地震作用引起的结构响应,包括变形、内力、损伤状态(开裂和破坏)等;2)有些程序通过定义材料的本构关系来考虑结构的弹塑性性能,故可以准确模拟任何结构,计算模型简化较少;3)该方法基于塑性区的概念,对带剪力墙的结构,结果更为准确可靠。
基于动力弹塑性分析平台,对北工大京第三教学楼进行了罕遇地震作用下的动力时程分析,研究其各个抗震性能指标以及破坏模式。
弹塑性动力分析的基本方法:弹塑性动力分析包括以下几个步骤:1)建立结构的几何模型;
2)分析设计后更新配筋,定义材料的本构关系,通过对各个构件指定相应的单元类型和材料类型确定结