18.1。時程分析與三向地震波18.2。三向地震波的合理選取18.3。如何人工定義地震波18。三向地震波的合理選取和人工定義2021/6/27118.1。時程分析與地震波

彈性、彈塑性時程分析均與地震波相關(guān)。TAT、SATWE、PMSAP、EPDA等軟件時程分析時均需選取地震波。舊版軟件采用的是按照場地土區(qū)分的單向地震波庫；新版軟件采用的是按照特征周期區(qū)分的三向地震波庫。三向地震波可以退化為單向地震波進(jìn)行計算?？梢酝ㄟ^填寫文本文件的方式增加用戶地震波。2021/6/272新抗震規(guī)范5.1.2條規(guī)定，“特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表5.1.2-1所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補充計算”，“采用時程分析法時，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際強震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線”。地震波與反應(yīng)譜應(yīng)在“統(tǒng)計意義上相符”。時程分析法單波和平均值的底部剪力應(yīng)不小于按反應(yīng)譜方法得到的底部剪力的“65％”和“80％”等限值。新抗震規(guī)范5.5.3條規(guī)定，除可以采用簡化方法計算外的建筑結(jié)構(gòu)，可采用靜力彈塑性分析方法或彈塑性時程分析方法。2021/6/27318.2。三向地震波的合理選取按照規(guī)范的要求，至少應(yīng)該選擇三條地震波進(jìn)行地震時程反應(yīng)的分析，并規(guī)定了最小基底剪力。當(dāng)計算的基底剪力不滿足規(guī)范要求，則應(yīng)認(rèn)為該地震波不合格，應(yīng)重新選擇分析，直至選到合適的地震波為止。而實際上，只有在建筑物所在地的地震波才有可能有意義。但是大多數(shù)地區(qū)不具備這個條件，則可以用實測的人工波來代替。目前重要建筑物的場地波都是通過實測和人工模擬產(chǎn)生的，即實測人工波。2021/6/274選取地震波2021/6/275實測地震波——特征參數(shù)2021/6/276實測地震波——反應(yīng)譜2021/6/277實測地震波——東南向40度作用2021/6/278實測地震波——西南向50度作用2021/6/279實測地震波——豎向作用2021/6/2710保留的舊版地震波庫2021/6/271118.3。如何人工定義地震波

在當(dāng)前的工程目錄下建立相應(yīng)的地震波文件。文件名應(yīng)采用“USER”加上“1”或“2”或其他阿拉伯?dāng)?shù)字。使用“.X”、“.Y”和“.Z”文件后綴給出主方向、次方向和豎向所對應(yīng)的地震波波形。如果用戶給出了無后綴的文件，則認(rèn)為該文件中的內(nèi)容為主方向的地震波波形。例如“USER1”、“USER2.X”、“USER2.Y”、“USER2.Z”等文件名都是合法的。文件中第一行輸入用戶地震波步數(shù)N；在第2~第N+1行寫入地震波加速度值，單位任意，但要一致。2021/6/2712人工輸入地震波選擇2021/6/271319.1。彈塑性分析目的、意義19.2。彈塑性分析的規(guī)范規(guī)定19.3。簡化彈塑性分析方法及適用范圍19.4。靜力彈塑性分析方法19.5。動力彈塑性分析方法19。罕遇地震下三種薄弱層彈塑性變形驗算方法及其適用范圍2021/6/271419.1。彈塑性分析目的、意義三水準(zhǔn)設(shè)防中的“大震不倒”。兩階段設(shè)計中的“第二階段彈塑性變形驗算”。強震下變形驗算的基本問題：計算和確定薄弱層位移反應(yīng)和變形能力；通過改善結(jié)構(gòu)均勻性、加強薄弱層和薄弱部位使得層間位移角滿足彈塑性變形驗算限值要求。 2021/6/271519.2。彈塑性分析的規(guī)范規(guī)定《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001《高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-982021/6/2716《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》3.4.3條豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)應(yīng)（宜）進(jìn)行彈塑性變形分析3.6.2條彈塑性分析可以根據(jù)具體情況采用 彈塑性靜力、時程、簡化方法5.5.2條何種結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行彈塑性變形驗算5.5.3條彈塑性變形驗算方法5.5.4條彈塑性分析的簡化方法5.5.5條彈塑性層間位移角限值2021/6/2717《高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.6.4條,4.6.5條,5.1.13條，4.6.4條有具體規(guī)定基本遵從于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》2021/6/2718《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.3.6條～5.3.10條、5.4.4條、5.5.3條，有具體規(guī)定，有層間側(cè)移延性比規(guī)定2021/6/271919.3。簡化彈塑性分析方法及應(yīng)用范圍新抗震規(guī)范5.5.3條規(guī)定，罕遇地震下薄弱層（部位）彈塑性變形驗算可采用下列方法：“不超過12層且層剛度無突變的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、單層鋼筋混凝土柱廠房可采用5.5.4條的簡化計算方法?！毙驴拐鹨?guī)范5.5.4條規(guī)定的簡化彈塑性分析方法包含兩方面內(nèi)容：薄弱層按照樓層區(qū)分強度系數(shù)確定。彈塑性層間位移角由罕遇地震彈性層間位移角折減得到?？梢钥闯?，簡化的彈塑性分析方法：有明確的適用范圍，超出此范圍不能采用。薄弱層的判斷和相應(yīng)彈塑性層間位移角的確定均是估算結(jié)果。2021/6/272019.4。靜力彈塑性分析方法2021/6/2721抗倒塌分析圖2021/6/2722靜力彈塑性分析方法的特點靜力彈塑性分析方法是將動力地震作用靜力化的一種罕遇地震分析方法?？紤]結(jié)構(gòu)的彈塑性性質(zhì)。較動力彈塑性分析方法能一定程度上節(jié)省計算時間。通過靜力推覆分析過程可以了解結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。通過能力譜方法可以得到結(jié)構(gòu)的罕遇地震下最大彈塑性位移角。能力譜方法存在“以第一振型振動為主、結(jié)構(gòu)可以等效為單自由度體系”等前提假定，能否適用于超高層結(jié)構(gòu)仍然需要探討；但推覆分析過程有一定的普適性。2021/6/272319.5。動力彈塑性分析方法2021/6/2724動力彈塑性分析方法的特點將罕遇地震作用以較為真實的加速度時程方式進(jìn)行輸入?？紤]結(jié)構(gòu)的彈塑性性質(zhì)。對結(jié)構(gòu)沒有過多限制其應(yīng)用范圍的基本假定，適用范圍廣泛，可以認(rèn)為是一種仿真分析方法。多條地震波分析時，計算時間相對較長。選取不同的地震波進(jìn)行分析時，計算結(jié)果可能差別較大，需要使用者進(jìn)行合理的判斷。2021/6/272520.1。彈塑性分析軟件整體功能簡介20.2。彈塑性靜力分析軟件PUSH簡介20.3。彈塑性靜力分析軟件PUSH工程實例20.4。彈塑性靜力分析軟件PUSH驗證20。彈塑性靜力分析的正確應(yīng)用和普及2021/6/272620.1。彈塑性分析軟件整體功能簡介2021/6/27272021/6/27282021/6/27292021/6/27302021/6/273120.2。彈塑性靜力分析軟件PUSH簡介較為先進(jìn)的單元類型。先進(jìn)的弧長法加載策略。非線性方程疊代方法的多種選擇。波前法解線性方程。病態(tài)方程的特殊解法處理。接力SATWE、PMSAP程序，適應(yīng)的結(jié)構(gòu)類型廣泛。2021/6/27322021/6/2733PUSH軟件主要參數(shù)說明荷載類型：有倒三角形和矩形兩種選擇，通?？梢赃x擇倒三角形?；准袅εc總重量的比值：通過該參數(shù)定義側(cè)向荷載的總和，比如填0.5意思是側(cè)向荷載總量最大可以施加到50%的結(jié)構(gòu)總重量。荷載方向與X軸的夾角：一次靜力彈塑性分析只在一個方向上施加側(cè)向荷載，該荷載的方向通過荷載正向與X軸正向的夾角決定。單位度。從頭運行和接力運行：PUSH軟件具有重啟動功能。通過該功能可以接力原來的計算結(jié)果進(jìn)行連續(xù)計算。停機控制：配合重啟動功能進(jìn)行計算步數(shù)選擇。2021/6/2734材料參數(shù)調(diào)整：通過該系列參數(shù)的調(diào)整，可以按照用戶實際情況調(diào)整混凝土和鋼的單軸本構(gòu)關(guān)系曲線形狀，考慮混凝土破壞、受到約束等情況。

鉸的相對剛度界限：為桿件塑性鉸的判斷條件，例如填入0.8的含義是桿端截面的剛度與初始剛度相比退化了80％時認(rèn)為出現(xiàn)了塑性鉸。

墻高斯點破壞條件：剪力墻通過用戶給出破壞應(yīng)變界限來判斷破壞情況。

桿元細(xì)分、墻元細(xì)分：用戶可以人為的細(xì)分桿件單元。樓板考慮為梁翼緣的相對寬度：通過該參數(shù)，用戶可以考慮樓板對于梁的剛度貢獻(xiàn)。2021/6/27352021/6/27362021/6/27372021/6/27382021/6/27392021/6/27402021/6/27412021/6/27422021/6/274320.3。彈塑性靜力分析軟件PUSH工程實例——高層混凝土結(jié)構(gòu)

2021/6/2744高層鋼結(jié)構(gòu)

2021/6/274520.4。彈塑性靜力分析軟件PUSH工程實例單層鋼框架模型2021/6/2746荷載因子-位移曲線，PUSH與ABAQUS的比較2021/6/27479層鋼框架模型2021/6/2748荷載因子-位移曲線，PUSH與ABAQUS的比較2021/6/2749混凝土框架模型荷載因子-位移曲線，PUSH與ABAQUS的比較2021/6/2750荷載因子-位移曲線，PUSH與ABAQUS的比較2021/6/2751荷載因子-位移曲線，PUSH與ABAQUS的比較2021/6/2752荷載因子-位移曲線，PUSH與ABAQUS的比較2021/6/275321.1。彈塑性動力分析軟件EPDA簡介21.2。彈塑性動力分析軟件EPDA工程實例21.3。彈塑性動力分析軟件EPDA驗證21。彈塑性動力分析的正確應(yīng)用和討論2021/6/275421.1。彈塑性動力分析軟件EPDA簡介單元模型梁、桿、柱、撐采用纖維束模型剪力墻采用彈塑性殼單元方程解法PCG解線性方程多種解動力微分方程方法多種解非線性方程方法接力SATWE、PMSAP程序，適用的結(jié)構(gòu)類型廣泛2021/6/2755彈塑性動力時程分析參數(shù)選擇2021/6/2756EPDA軟件主要參數(shù)說明“地震波作用方向角(度)”：地震波主方向與結(jié)構(gòu)X軸夾角，如用戶希望地震波主方向作用沿著Y軸方向，此處應(yīng)添“90”?！爸鞣至糠逯导铀俣?cm/s2)”：地震烈度對應(yīng)的罕遇地震主方向峰值加速度?！按畏至糠逯导铀俣?cm/s2)”：地震烈度對應(yīng)的罕遇地震次方向峰值加速度?！柏Q直分量峰值加速度(cm/s2)”：地震烈度對應(yīng)的罕遇地震豎直方向峰值加速度?！盎炷帘緲?gòu)關(guān)系類型”：用戶可以選擇“雙線性模型”和“三線性模型”兩種混凝土本構(gòu)關(guān)系。2021/6/2757ε(壓)雙線性模型ε(壓)σ(壓)εcE0σtεu強化弱化σ(壓)εcσtεuσc退化斜率退化起始界三線性模型

混凝土本構(gòu)關(guān)系模型

2021/6/2758“塑性鉸判斷方法”：給出了“彈性積分點比例”和“截面剛度退化比例”兩種判斷桿系構(gòu)件的塑性鉸的方法。“彈性積分點比例”方法是按照構(gòu)件截面的積分點仍然保持彈性的比例來判斷構(gòu)件的端部是否出現(xiàn)塑性鉸?！敖孛鎰偠韧嘶壤笔前凑战Y(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)后的桿端截面剛度與初始截面剛度的比值來判斷構(gòu)件是否形成塑性鉸?！八苄糟q判斷參數(shù)”：該參數(shù)與“塑性鉸判斷方法”相對應(yīng)，填入0.0～1.0之間的一個數(shù)值。當(dāng)通過“彈性積分點比例”判斷塑性鉸時，如果填入“0.3”表示“只有30％的端截面積分點保持彈性時出現(xiàn)塑性鉸”。當(dāng)選擇當(dāng)通過“截面剛度退化比例”判斷塑性鉸時，如果填入“0.3”表示“截面剛度退化為初始截面剛度的30％時出現(xiàn)塑性鉸”。2021/6/2759“動力微分方程組解法”：目前程序提供給用戶兩種求解動力微分方程組的方法，Wilson-θ法和Newmark-β法。這兩種方法的計算結(jié)果差別不大，用戶根據(jù)需要選擇。“非線性方程組解法”：程序提供了兩種求解非線性方程組的迭代方法，Newton-Raphson迭代和modifiedNewton-Raphson迭代。這兩種方法的迭代次數(shù)和適用條件是不同的。對于混凝土結(jié)構(gòu)一般建議采用Newton-Raphson迭代進(jìn)行計算?！胺蔷€性迭代步數(shù)限值”：該限值規(guī)定了非線性迭代的最多次數(shù)，當(dāng)達(dá)到該步數(shù)限值時，如果還沒有收斂，需要縮短步長進(jìn)行計算。該值不宜取的過大，“10”左右比較合適，否則會明顯增加計算時間?！胺蔷€性迭代收斂精度”：EPDA程序衡量非線性迭代是否收斂的依據(jù)是“不平衡力向量范數(shù)”，一般認(rèn)為0.01～0.001左右的精度是可以滿足工程要求的。該值不宜取的過小，否則程序?qū)㈦y以收斂。2021/6/2760“最佳收斂次數(shù)”：EPDA程序中提供了計算步長自動伸縮求解策略。所謂“最佳收斂次數(shù)”是指用戶認(rèn)為多少次迭代收斂是比較合理的。當(dāng)程序的迭代次數(shù)小于該值時，表示計算步長過小，程序會自動增加計算步長；當(dāng)程序的迭代次數(shù)大于該值時，表示計算步長過大，程序會自動縮減計算步長。通常認(rèn)為一個計算時間步內(nèi)，結(jié)構(gòu)應(yīng)該在3～5次迭代后收斂?！安皇諗繒r步長縮減次數(shù)限值”：指當(dāng)結(jié)構(gòu)計算不收斂時，程序自動縮減步長的最多次數(shù)。該參數(shù)不宜過大，否則也會無謂的增加計算時間，建議5次左右比較合適?！安皇諗繒r步長縮減倍數(shù)”：指當(dāng)結(jié)構(gòu)計算不收斂時，計算步長的縮減比例。當(dāng)填入“2”時，表示縮減幅度為原來步長的“1/2”?！安介L自動判斷指數(shù)”：計算步長自動伸縮求解策略是按照“最佳收斂次數(shù)”進(jìn)行指數(shù)形式的計算，該參數(shù)可以調(diào)整步長自動增、縮的幅度?！?/3～1/2”比較合適。2021/6/27612021/6/27622021/6/27632021/6/27642021/6/27652021/6/27662021/6/27672021/6/27682021/6/27692021/6/277021.2。彈塑性動力分析軟件EPDA工程實例原五棵松體育場（2008奧運會籃球館）2021/6/27712008奧運會國家主體育場看臺

2021/6/27722008奧運會國家主體育場罩棚（鳥巢）

2021/6/2773某高層混凝土結(jié)構(gòu)

2021/6/2774某大體量超高層混凝土結(jié)構(gòu)

2021/6/2775某高層加固工程

2021/6/277621.3。彈塑性動力分析軟件EPDA驗證單層鋼框架模型2021/6/2777位移時程曲線，EPDA與ABAQUS的比較1600gal位移時程曲線，EPDA與ABAQUS的比較400gal2021/6/27789層鋼框架模型2021/6/2779位移時程曲線，EPDA與ABAQUS的比較400gal2021/6/278022.1。彈塑性位移角控制22.2。結(jié)構(gòu)薄弱部位的判斷22.3。結(jié)構(gòu)的抗倒塌驗算22.4。大震下結(jié)構(gòu)抗震性能的整體評估22.5。彈塑性分析結(jié)果的討論22。罕遇地震下結(jié)構(gòu)性能的評估2021/6/278122.1。彈塑性位移角控制結(jié)構(gòu)各層彈塑性最大位移、位移角，平均位移、位移角。最大變形時刻的結(jié)構(gòu)整體位移、位移角曲線。對于高層尤其是超高層結(jié)構(gòu)應(yīng)考察有害位移、有害層間位移角，有害位移是結(jié)構(gòu)真正的變形位移，對高層結(jié)構(gòu)最大有害層間位移與最大層間位移往往差異較大，分布也不同。目前抗震規(guī)范仍然以層間位移角給出判斷指標(biāo)，所以彈塑性位移控制仍以規(guī)范為準(zhǔn)。2021/6/27822021/6/27832021/6/2784最大層間位移、最大有害層間位移所在的樓層。層間位移、有害層間位移超過規(guī)范限值的樓層。結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性鉸、剪力墻破壞點比較集中的部位。結(jié)構(gòu)局部變形較大的部位。結(jié)構(gòu)彈塑性反應(yīng)力突變的部位。22.2。結(jié)構(gòu)薄弱部位的判斷2021/6/2785薄弱層薄弱部位2021/6/2786需求譜曲線（周期-影響系數(shù)曲線）——結(jié)構(gòu)在靜力推覆分析過程中，隨著結(jié)構(gòu)的破壞、結(jié)構(gòu)阻尼的增加、結(jié)構(gòu)自振周期的變化，反映出結(jié)構(gòu)在設(shè)計烈度大震下的彈塑性最大水平地震影響系數(shù)曲線。該曲線綜合反映了結(jié)構(gòu)彈塑性變形過程中地震作用變化的情況。能力曲線（周期-加速度曲線）——基于等效單質(zhì)點體系綜合統(tǒng)計出的結(jié)構(gòu)周期加速度曲線。隨著結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的自振周期、頂點加速度反應(yīng)也發(fā)生變化，當(dāng)該曲線穿過需求普曲線時，說明結(jié)構(gòu)能夠抵抗設(shè)計烈度的大震，否則就認(rèn)為不能抵抗設(shè)計烈度的大震情況。越早穿過需求普曲線，說明結(jié)構(gòu)抵抗大震的能力越強，當(dāng)曲線趨于水平時，說明結(jié)構(gòu)接近破壞、倒塌。22.3。結(jié)構(gòu)抗倒塌驗算2021/6/2787周期-最大層間位移曲線——基于等效單質(zhì)點體系綜合統(tǒng)計出的結(jié)構(gòu)周期頂點位移曲線。隨著結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的自振周期、頂點位移反應(yīng)也發(fā)生變化，豎向連接需求譜與能力譜曲線的交點，則該點的層間位移值可以理解為抵抗設(shè)計烈度大震時的結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移，也可以把該點的層間位移與規(guī)范限值比較，比規(guī)范小則滿足設(shè)計要求，反之則認(rèn)為不滿足設(shè)計要求。2021/6/2788周期-影響系數(shù)