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1、用结构大师做弹塑性分析,目录,弹塑性分析的意义两种弹塑性分析方法比较静力弹塑性分析 基本概念及原理 操作技巧；工程实例；动力弹塑性分析弹塑性分析推荐电脑配置,弹塑性分析的意义,了解结构抵抗大震（中震）的能力；抗震设防目标：小震不坏，中震可修，大震不倒；规则结构：通过概念设计和抗震构造措施来保证；不规则结构：存在薄弱部位，局部破坏-结构倒塌；了解结构的薄弱层或薄弱位置；判断结构是否满足“强柱弱梁，强剪弱弯”,静、动力弹塑性分析比较,静力弹塑性基本概念及原理,静力弹塑性,静力弹塑性分析步骤,静力分析和设计；查看整体指标（周期，振型，7个主要比值等）；查看超筋超限信息；生成静力弹塑性分析首选项；荷载
2、：初始荷载，加载模式，P-delta效应；分析：步长控制，分析终止条件；非线性特性值：配筋数据，塑性铰和纤维定义；自动生成静力弹塑性分析数据（一键生成）；荷载工况，铰数据；运行静力弹塑性分析并查看结果；,静力弹塑性,初始荷载,定义结构的初始内力状态；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；（高规审批稿3.11.4）一般：DL+0.5LL；FEMA:DL+0.25LL；对于柱铰（P-M-M相关）初始荷载引起的轴力会影响构件的塑性铰特性值；初始荷载最好分步施加（510步）；,静力弹塑性,考虑几何非线性,高规审批稿 5.5.1 高层建筑混凝土结构进行弹塑性计算分析时，应考虑
3、几何非线性影响；几何非线性-P-效应（重力二阶效应）在横向荷载引起的内力和变形基础上，竖向荷载引起的附加内力和变形；,静力弹塑性,加载模式,（1）振型：做特征值分析，提取基本模态；（2）等加速度：惯性力，取决于各层质量；（3）静力荷载工况：利用已定义的荷载工况；振型 等加速度 静力荷载（4）层剪力：原则：反映实际的地震力分布（优选层剪力）,静力弹塑性,分析终止条件,达到极限层间位移角；达到最大位移；某个节点的最大位移整个结构的最大位移最大位移方向当前刚度与初始刚度的比值,静力弹塑性,塑性铰特性,单轴铰与多轴铰；铰成分：梁：My,Mz;柱：P-M-M相关；支撑：轴力,静力弹塑性,弹塑性本构曲线
4、FEMA 双折线 三折线,静力弹塑性,弹塑性本构曲线 三种铰对比(弯矩铰)梁截面：400*800；E：3*107;I=0.0170667m4;L=4.2m;MMcr:三种铰刚度值相同；McrMu:K双折线K三折线KFEMA;,静力弹塑性,配筋结果,从绘图师导入实配钢筋结果；计算配筋x超配系数；可按构件指定超配系数说明：A.Pushover分析之前一定 要进行分析和设计；B.推荐采用实配钢筋结果；,静力弹塑性,墙纤维 单元屈服的判断标准：x-屈服评估用残留系数；M-纤维数量；m-达到屈服的纤维数量；N-高斯积分点数量，墙单元为4个；n-达到屈服的高斯积分点数量；轴向与弯曲：m(1-x)*M;剪切
5、：n(1-x)*N;,静力弹塑性,墙纤维-混凝土本构模型（混规 附录C.2.4）fc*:混凝土单轴抗压强度代表值；c:混凝土峰值压应变；u:曲线下降段，混凝土峰值压应变为 0.5 fc*时的混凝土压应变；不考虑混凝土的抗拉能力,静力弹塑性,墙纤维-钢筋本构模型 fy:钢筋强度设计值；E1:钢筋屈服前刚度；弹性模量值-混规表4.2.5 E2:钢筋屈服后刚度；=E2/E1:-0.01,接近于理想弹塑性；,静力弹塑性,墙纤维-剪切模型,-理想弹塑性模型 1:屈服剪应力；G:剪切模量；G=0.4E 1:屈服剪应变；,静力弹塑性,墙纤维-剪切模型,Building中剪切破坏判断标准：基于抗剪极限承载力的
6、名义屈服应变方法 使用材料强度标准值计算剪力墙构件的极限抗剪承载力使用V/(bh0)计算名义屈服剪应力名义屈服剪应变=名义屈服剪应力/剪切模量使用Building方法计算的屈服剪应变一般在1/100003/10000之间。可以由用户手动输入。（屈服剪应力=0.0004xG）,静力弹塑性,墙纤维-墙铰,静力弹塑性,性能点能力谱需求谱,静力弹塑性,性能点需求谱与能力谱的交点。反映了结构在相应地震作用下的最大塑性变形能力。寻找性能点的出发点：性能点处，有效阻尼值相等；,静力弹塑性,查看分析结果-弹塑性层间位移角 是否满足抗规中规定的弹塑性层间位移角限值要求；(抗规表5.5.5 弹塑性层间位移角限值)
7、,静力弹塑性,查看分析结果-基底剪力；与反应谱法得到的基底剪力在合理比例范围之内；(35倍)地震影响系数最大值,静力弹塑性,查看分析结果-塑性铰分布；FEMA:B（屈服）、IO、LS、CP、C、D、E（完全破坏）双折线；1-yield；三折线：1-yield、2-yield；纤维：应变等级1、2、3、4、5 反映混凝土/钢筋/墙单元受力状态；数值为当前应变与屈服应变之比；反映单元破坏的程度,静力弹塑性操作技巧,静力弹塑性,如何找到性能点？查看超筋超限信息梁：受压区高度；最大配筋率；最小受剪截面等；柱：轴压比，最大配筋率；最小受剪截面；节点抗剪验算等；墙梁：受压区高度；最大配筋率；最小受剪截面等
8、；墙柱：轴压比，最大配筋率；最小受剪截面；稳定性验算等；超筋-承载力高估-收敛不容易，结果不准确；调整，尽量消除超筋超限构件；应特别关注对构件塑性特性有影响的部分；,静力弹塑性,如何找到性能点？优化设置初始荷载分布施加（510步）；,静力弹塑性,如何找到性能点？优化设置选择层剪力或振型加载模式；,静力弹塑性,如何找到性能点？优化设置选择等步长加载；自动调整步长：未收敛时自动减小步长；在荷载位移曲线接近水平段反复迭代，提高精度的 同时，增加计算时间。,静力弹塑性,如何找到性能点？优化设置设定最大位移控制点及其方向；最大位移方向取为加载方向；控制节点可指定为顶层角柱顶点；,静力弹塑性,如何找到性能
9、点？优化设置塑性铰的定义：弯矩-旋转角；不考虑轴力铰；,横向荷载作用下框架结构梁单元弯矩最大值一般出现在两端。集中铰为端部非线性弹簧加上中间弹性单元，分析更容易收敛。对于梁柱单元，一般不允许发生轴向破坏，所以可不考虑轴力铰。,静力弹塑性,如何找到性能点？优化设置先初算再细算，初算时：先算一个方向；减小步骤数（30步）；不考虑P-Delta效应；采用实配钢筋；在building中建模等,静力弹塑性,如何提高基底剪力？选择塑性铰类型；三种铰对比(弯矩铰)梁截面：400mm*800mm；弹性模量：3*104Mpa;惯性矩：0.0170667m4;长度：4.2m；MMcr:三种铰刚度值相同；McrMu
10、:K双折线K三折线KFEMA;,静力弹塑性,如何提高基底剪力？提高纤维剪切屈服应变值；将输入方法改为用户输入；计算屈服剪应力：=G x 取为4/10000;,静力弹塑性,如何提高基底剪力？增加剪力墙网格尺寸；剪力墙网格尺寸越大，越不容易破坏；单元破坏=刚度折减=承载力下降；,静力弹塑性工程实例,工程实例,结构形式：框剪结构共计37层，1层为底盘。基本设置如下：,工程实例,静力弹塑性结果曲线：,基底剪力：大震：1.099*104KN；小震：3019.525KN比例：3.64；最大弹塑性层间位移角：0.0034容许层间位移角：1/100,工程实例,铰状态：,剪力墙铰主要发生在2层根部。,工程实例,
11、结构形式：框剪结构，中间开洞；共计14层，3层为夹层，4F为转换层基本设置如下：,工程实例,静力弹塑性结果曲线：,基底剪力：大震：2.193*104KN；小震：6935.675KN比例：3.162；最大弹塑性层间位移角：0.003336容许层间位移角：1/100,工程实例,铰状态：,框架墙铰主要出现在转换层附近梁端。墙铰从转换层开始逐渐向下蔓延。,工程实例,层间位移角：,工程实例,结构形式：主体剪力墙结构，底下3层伸出部分框架；共计26层，68.1m.基本设置如下：,工程实例,静力弹塑性结果曲线：,基底剪力：大震：2.078*104KN；小震：10141KN比例：2.049；最大弹塑性层间位移
12、角：0.00473容许层间位移角：1/120,工程实例,铰状态：,梁大部分处于开裂状态。部分剪力墙发生剪切破坏。,工程实例,层间位移角：,动力弹塑性,动力弹塑性,如何选波？,1.初步判断：频谱特性（特征周期）；Tg=2 EPV/EPA;(地震波)EPV：有效峰值速度；EPA：有效峰值加速度；与规范比较，误差控制在20%以内。,动力弹塑性,如何选波？,初步判断：有效峰值加速度计算所选地震波的有效峰值加速度EPA；地震能量较大区域处的加速度平均值；按照规范规定进行调幅；,动力弹塑性,如何选波？,初步判断：持续时间从首次达到该时程曲线最大峰值的10%那一点算起到最后一点达到最大峰值的10%为止。有效
13、持续时间一般为结构基本周期的510倍。,动力弹塑性,如何选波？,2.二次判断-地震影响系数 与设计反应谱数据在统计意义上相符。（主要振型周期点上相差不超过20%）,动力弹塑性,如何选波？,3.三次判断-基底剪力 与振型分解反应谱法结果R相比：单条波：65%R S 135%R 多条波平均值：80%R M 120%R,动力弹塑性,滞回模型,动力弹塑性,分析方法-Newmark法（1959）,动力学方程式：数值计算方法：等加速度（=1/2，=1/4）线性加速度（=1/2，=1/6）注：线性加速度法只有当t/Tn0.551时稳定,电脑配置,电脑配置,系统：64位还是32位？Win7还是XP？Build
14、ing 为32位程序，多项目同时运行可体现64位优势；目前，Win 7及64位下单体构件设计尚无法正常应用；CPU：单核还是多核？主频多少？处理器性能=主频*IPC（Instruction Per Clock）Building支持多核并行运算，但效率提高有限；主频：2.8GHz以上；内存及硬盘：4G8G内存；硬盘容量、转速及缓存：1TG，7200rpm,32-64M,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
