1、彈塑性動力時程分析的主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)簡述基于材料的本構(gòu)模型本工程混凝凝土本構(gòu)構(gòu)關(guān)系采采用混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計規(guī)范GB50010-2010附錄C中的單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型，混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線如圖1-1；鋼筋采用雙雙折線本本構(gòu)模型型，如圖1-2，屈屈服前后后的剛度度不同，屈屈服后的的剛度使使用折減減后的剛剛度。無無論屈服服與否，卸卸載和重重新加載載時使用用彈性剛剛度。剪剪切本構(gòu)構(gòu)采用了了理想彈彈塑性雙雙折線模模型，屈屈服前后后的剛度度不同，屈屈服前卸卸載和重重新加載載時使用用彈性剛剛度；屈屈服后卸卸載時指指向原點(diǎn)點(diǎn)，重新新加載時時使用卸卸載剛度度重新加加載。如圖1-33所示。圖1

2、-1 混凝土土單軸受受壓應(yīng)力力-應(yīng)變曲曲線圖1-22 雙折折線鋼筋筋本構(gòu)關(guān)關(guān)系圖1-3 理想想彈塑性性剪切本本構(gòu)模型型基于截面的的塑性鉸鉸滯回模模型滯回模型是是動力彈彈塑性分分析的基基本參數(shù)數(shù)，共有有雙折線線、三折折線、四四折線等等多種滯滯回模型型。本工程鋼筋筋混凝土土和型鋼鋼混凝土土構(gòu)件采采用了修修正武田田三折線線模型，如如圖1-4所示示，其僅僅考慮了了剛度退退化，沒沒有考慮慮強(qiáng)度退退化。第第一折線線拐點(diǎn)用用于模擬擬開裂強(qiáng)強(qiáng)度，第第二個折折線拐點(diǎn)點(diǎn)用于模模擬屈服服強(qiáng)度，修修正武田田三折線線模型對對武田三三折線模模型的內(nèi)內(nèi)環(huán)的卸卸載剛度度計算方方法做了了修正。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件則則采用了了標(biāo)準(zhǔn)雙雙折

3、線滯滯回模型型，卸載載剛度使使用彈性性剛度，如圖1-5所示。圖1-4 修正武武田三折折線滯回回模型圖圖1-5 標(biāo)準(zhǔn)雙雙折線滯滯回模型型非線性梁柱柱單元程序采用了了具有非非線性鉸鉸特性的的梁柱單單元。梁梁單元公公式使用用了柔度度法（fleexibbiliity metthodd），在在荷載作作用下的的變形和和位移使使用了小小變形和和平截面面假定理理論（歐歐拉貝努努利梁理理論，Euller Berrnouullii Beeam Theeoryy），并并假設(shè)扭扭矩和軸軸力、彎彎矩成分分互相獨(dú)獨(dú)立無關(guān)關(guān)聯(lián)。非非線性梁梁柱單元元可考慮了P-效應(yīng)，在在分析的的每個步步驟都會會考慮內(nèi)內(nèi)力對幾幾何剛度度的影響

4、響重新更更新幾何何剛度矩矩陣，并并將幾何何剛度矩矩陣加到到結(jié)構(gòu)剛剛度矩陣陣中。根根據(jù)定義義彎矩非非線性特特性關(guān)系系的方法法，非線線性梁柱柱單元可可分為彎彎矩-旋轉(zhuǎn)角角單元（集集中鉸模模型）和和彎矩-曲率單單元（分分布鉸模模型）。本本工程采采用的是是彎矩-旋轉(zhuǎn)角角梁柱單單元，即即在單元元兩端設(shè)設(shè)置了長長度為0的平動動和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)非線性性彈簧（非線性性彈簧用用如前所所述的基基于截面面的塑性性鉸滯回回模型模模擬），而單單元內(nèi)部部為彈性性的非線線性單元元類型，非非線性彈彈簧的位位置如圖1-6所示。圖1-6彎彎矩-旋轉(zhuǎn)角角單元的的鉸位置置示意圖圖非線性墻單單元程序提供了了帶洞口口的基于于纖維模模型的非非線性

5、剪剪力墻單單元。非非線性墻墻由多個個墻單元元構(gòu)成，每每個墻單單元又被被分割成成具有一一定數(shù)量量的豎向向和水平平向的纖纖維，每每個纖維維有一個個積分點(diǎn)點(diǎn)，剪切切變形則則計算每每個墻單單元的四四個高斯斯點(diǎn)位置置的剪切切變形。（每個纖維內(nèi)力和變形的計算采用如前所述的基于材料的本構(gòu)模型），考慮到墻單元產(chǎn)生裂縫后，水平向、豎向、剪切方向的變形具有一定的獨(dú)立性，非線性墻單元不考慮泊松比的影響，假設(shè)水平向、豎向、剪切變形互相獨(dú)立。每次增量步驟分析時，程序會計算各積分點(diǎn)上的應(yīng)變，然后利用混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系分別計算混凝土和鋼筋的應(yīng)力。剪切應(yīng)力計算單元高斯點(diǎn)位置的剪切變形。如圖1-7，1-8所示。圖1-

6、7非非線性墻墻單元圖1-8墻單元元的各成成分鉸位位置纖維材料本本構(gòu)“應(yīng)變等等級”的說明明混凝土材料料本構(gòu)關(guān)關(guān)系中以以混凝土土的實際應(yīng)應(yīng)變與混混凝土峰峰值壓應(yīng)應(yīng)變的比比值（/c）來定義混凝凝土的“應(yīng)變等等級”，本工程程混凝土土的應(yīng)變變等級按按如圖11-9所示定定義。鋼筋材料本本構(gòu)關(guān)系系中以鋼鋼筋實際際應(yīng)變與與鋼筋的的屈服應(yīng)應(yīng)變的比比值（/ 0）來定義鋼筋筋的“應(yīng)變等等級”，本工程程鋼筋的的應(yīng)變等等級按如如圖1-110所示定定義。墻單元剪切切本構(gòu)關(guān)關(guān)系中以以單元的的實際剪剪切應(yīng)變變與屈服服剪應(yīng)變變的比值值 （/0）來定義墻墻單元的的剪切“應(yīng)變等等級”，本工程程剪力墻墻單元的的剪切應(yīng)應(yīng)變等級級按如圖

7、圖1-111所示定定義。圖1-9混混凝土材材料應(yīng)變變等級圖圖1-100 鋼筋材材料的應(yīng)應(yīng)變等級級圖1-111 墻墻單元剪剪切應(yīng)變變等級截面塑性鉸鉸“屈服狀狀態(tài)”的說明明雙折線鉸輸輸出一種種狀態(tài)即即達(dá)到第第一屈服服的狀態(tài)態(tài)(包含屈屈服后狀狀態(tài))。三折折線鉸輸出兩兩種狀態(tài)態(tài)，第一一個是開開裂及開開裂到屈屈曲前狀狀態(tài)，第第二個是是屈服及及屈服后后狀態(tài)，圖圖例中用用兩種顏顏色區(qū)分分。圖形形中的比比例值為為在該項項上處于于該狀態(tài)態(tài)鉸的數(shù)數(shù)量與分分配給構(gòu)構(gòu)件的該該類型鉸鉸總數(shù)的的比值。計算方法本工程非線線性方程程計算采采用Neewmaark-直接積積分方法法，采用用完全牛牛頓拉拉普森法法（Neewtoom

8、-RRaphhsonn）進(jìn)行行迭代收收斂計算算直至滿滿足收斂斂條件，迭迭代參數(shù)數(shù)中設(shè)定定最小時時間步長長為0.000001秒秒，最大大迭代次次數(shù)為330次，不考慮了了P-效應(yīng)的的影響，非非線性分分析時自自動更新新阻尼矩矩陣。彈塑性動力力時程分分析結(jié)果果的分析析層間位移角角圖2-1 地震波波作用X主向 塔1層間位位移角圖2-2 地震波波作用Y主向 塔1層間位位移角圖2-3 地震波波作用X主向 塔2層間位位移角圖2-4 地震波波作用YY主向 塔2層間位位移角樓層剪力圖2-5 地震波波作用XX主向 塔1樓層剪剪力圖2-6 地震波波作用X主向 塔2樓層剪剪力圖2-7 地震波波作用YY主向 塔1樓層剪剪

9、力圖2-8 地震波波作用Y主向 塔2樓層剪剪力數(shù)值結(jié)果匯匯總表2-1 層間位位移角匯匯總結(jié)果果序號地震波層間位移角角地震波X主主向地震波Y主主向塔1塔2塔1塔21天然波N111/30001/24441/37991/39002天然波N221/44111/43221/44771/47993人工波N331/33881/33661/45441/46884包絡(luò)值1/30001/24441/37991/3900表2-2 基底剪剪力匯總總結(jié)果序號地震波基底剪力（kN）地震波X主主向地震波Y主主向塔1塔2塔1塔21天然波N11845177764955122488210761142天然波N22666866564

10、1669771117629773人工波N3374728875008810010019003664包絡(luò)值84517776495512248821076114圖形結(jié)果匯匯總圖2-9 地震波波作用XX主向 塔1 X向典型型一榀結(jié)結(jié)構(gòu)框架架塑性鉸鉸狀態(tài)（側(cè)面與連連體桁架架相連的的一榀）圖2-100 地震波波作用X主向 塔1 X向典型型一榀結(jié)結(jié)構(gòu)框架架塑性鉸鉸狀態(tài)（側(cè)面與連體桁架相連的一榀）從圖2-99，2-110可見見在地震震波X主向作作用下，絕大部分連梁及部分框架梁進(jìn)入第2屈服狀態(tài)，即受彎屈服；少部分框架柱進(jìn)入第1屈服狀態(tài)，即壓彎開裂而不屈服。圖2-111 地震波波作用Y主向 整塔 Y向典型型一榀結(jié)

11、結(jié)構(gòu)框架架塑性鉸鉸狀態(tài)（雙塔與主桁架相連的一榀）從圖2-111可見見在地震震波Y主向作作用下，絕絕大部分分連梁及部部分框架架梁進(jìn)入入第2屈服狀狀態(tài)，即即受彎屈屈服；少少部分框框架柱進(jìn)進(jìn)入第1屈服狀狀態(tài)，即即壓彎開開裂而不不屈服；主桁架架上下弦弦鋼梁受受彎不屈屈服。圖2-122 地震波波作用X主向 (考慮了了豎向地地震作用用)連體桁桁架部分分塑性鉸鉸延性系系數(shù)圖2-13 地震波波作用Y主向 (考慮了了豎向地地震作用用) 連體桁桁架部分分塑性鉸鉸延性系系數(shù)從圖2-112，2-113可見，連連體桁架架桿件的的軸向塑塑性鉸延延性系數(shù)數(shù)D/DD1(即塑性性鉸實際際變形與與屈服變變形的比比值)，均小小于1

12、，可見見桁架部部分不屈屈服。圖2-x地地震波作作用X主向 (考慮了了豎向地地震作用用) 連體次桁架部部分塑性性鉸延性性系數(shù) 圖圖2-y 地震波波作用YY主向 (考慮了了豎向地地震作用用) 連體桁桁架部分分塑性鉸鉸延性系系數(shù)從圖2-xx，2-y可見，連連體次桁架桿桿件，吊吊桿的軸軸向塑性性鉸延性性系數(shù)D/DD1較小小，均小小于0.5，可可見次桁架及吊桿不屈屈服。地震作用XX主向，Y主向（考考慮了豎豎向地震震作用）連連體桁架架最大軸軸向延性性系數(shù)D/DD1分別等等于0.996和0.993（等同同于桿件件軸向應(yīng)應(yīng)力/屈服強(qiáng)強(qiáng)度）1,即不屈屈服。地震作用XX主向，Y主向（考考慮了豎豎向地震震作用）連連

13、體桁架架最大彎彎曲延性性系數(shù)D/DD1分別等等于0.667和0.661（等同同于桿件件彎曲應(yīng)應(yīng)力/屈服強(qiáng)強(qiáng)度）1,即不屈屈服。圖2-144 地震波波作用XX主向 剪力墻墻剪切應(yīng)應(yīng)變等級級圖2-15 地震波波作用X主向 塔2右側(cè)剪力力墻筒體體剪切應(yīng)應(yīng)變等級級圖2-166 地震波波作用YY主向 剪力墻墻剪切應(yīng)應(yīng)變等級級 圖2-17 地震波波作用YY主向 塔2右側(cè)剪剪力墻筒筒體剪切切應(yīng)變等等級從圖2-114,2-16可見剪剪力墻筒筒體剪切切應(yīng)變等等級絕大大部分小小于3級（即即最大剪剪切應(yīng)變變0）, 0如前所所述為屈屈服剪應(yīng)應(yīng)變。從從圖2-115,2-17可可見，在在塔2一端的的剪力墻墻筒體剪剪切應(yīng)變

14、變等級局局部超過過5級，即即達(dá)到極極限剪切切變形，此此部分應(yīng)應(yīng)采取額額外的加加強(qiáng)措施施如加大大兩端型型鋼柱內(nèi)內(nèi)的型鋼鋼截面，增增大水平平鋼筋配配筋率，或或采用組組合鋼板板剪力墻墻等構(gòu)造造措施。圖2-188 地震波波作用XX主向 剪力墻墻混凝土土軸向應(yīng)變等等級圖2-19 地震波波作用Y主向 剪力墻墻混凝土土軸向應(yīng)變等等級圖2-200 地震波波作用X主向 鋼筋軸向向應(yīng)變等等級圖2-21 地震波波作用Y主向 鋼筋軸軸向應(yīng)變變等級從圖2-118,2-19可見剪剪力墻筒筒體混凝凝土軸向向應(yīng)變等等級均小小于3級，如如前所述述即 c，受壓不不屈服。從從圖2-220.22-211可見剪剪力墻筒筒體豎向向鋼筋應(yīng)

15、應(yīng)變等級級絕大部部分小于于2級，即即如前所所述0,極少數(shù)數(shù)墻體豎豎向鋼筋筋應(yīng)變等等級大于于2級，受拉拉屈服。結(jié)構(gòu)彈塑性性發(fā)展歷歷程及抗抗震性能能總結(jié)1、輸入各各工況罕罕遇地震震波進(jìn)行行非線性性時程分分析后可可知，絕絕大部分分主要抗抗側(cè)力構(gòu)構(gòu)件沒有有發(fā)生嚴(yán)嚴(yán)重破壞壞，多數(shù)數(shù)連梁屈屈服耗能能，部分分框架梁梁參與了了塑性耗耗能，連連體桁架架不屈服服，整體體結(jié)構(gòu)層層間位移移角滿足足規(guī)范最最低要求求且有余余量。2、整體結(jié)結(jié)構(gòu)在罕罕遇地震震波輸入入過程中中，其彈彈塑性發(fā)發(fā)展歷程程可以描描述為：在罕遇遇地震下下結(jié)構(gòu)連連梁最先先出現(xiàn)塑塑性鉸，隨隨著地震震波加速速度的增增大，連連梁塑性性變形逐逐步累積積耗能；而

16、而后結(jié)構(gòu)構(gòu)部分框框架梁進(jìn)進(jìn)入塑性性階段參參與結(jié)構(gòu)構(gòu)整體耗耗能，但但框架梁梁整體塑塑性變形形有限；結(jié)構(gòu)框框架柱部部分開裂裂均未進(jìn)入入屈服狀狀態(tài)；地地震輸入入結(jié)束時時絕大部部分剪力力墻未進(jìn)進(jìn)入屈服服狀態(tài)，只只有少數(shù)數(shù)剪力墻墻應(yīng)變過過大，需需額外采采取構(gòu)造造措施加加強(qiáng)。3、結(jié)構(gòu)框框架部分分在罕遇遇地震作作用下，部部分框架架梁的塑塑性變形形超過開開裂水準(zhǔn)準(zhǔn)，少數(shù)數(shù)超過屈屈服強(qiáng)度度水準(zhǔn)；少數(shù)框架架柱塑性性變形超過過開裂水水準(zhǔn)，均均未進(jìn)入入屈服狀狀態(tài)，結(jié)結(jié)構(gòu)框架架作為第第二道設(shè)設(shè)防體系系具有足足夠的富富余。4、罕遇地地震作用用下，絕絕大部分分剪力墻墻筒體滿足足抗剪不不屈服的的要求，只有少少數(shù)剪力力墻應(yīng)變變過大，需需額外采采取構(gòu)造造措施加加強(qiáng)，混混凝土受受壓和鋼鋼筋拉壓壓基本處于于彈性階階段；5、整體來來看，結(jié)結(jié)構(gòu)在罕罕遇地震震輸入下下的彈塑塑性反應(yīng)應(yīng)及破壞壞機(jī)制，符符合結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震工工程的概概念設(shè)計計要求，能達(dá)到預(yù)期的抗震性能目標(biāo)。1、定義“靜力彈彈塑性分分析控制制”：定義義推倒次次數(shù)（荷荷載增幅幅次數(shù)），迭迭代步驟驟數(shù)，收收斂條件件。 2、定義“Pusshovver荷載工工況”：定義義推倒控控制條件件，初始始荷載，水