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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；
2、生成静力弹塑性分析首选项； 荷载：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
3、.5.1 高层建筑混凝土结构进行弹塑性计算分析时，应考虑几何非线性影响； 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
4、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 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；
5、 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：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
6、,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
7、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),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
8、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； 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
9、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，
10、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: 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，
11、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,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
12、； 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？,
13、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
14、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？ Building 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,
