《抗震第三章-7》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抗震第三章-7（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.12 结构非弹性地震反应分析一、结构的非弹性性质滞回曲线：结构或构件在反复荷载作用下的力与非弹性 变形间的关系曲线。受弯钢筋凝土构 件的滞回曲线滞回模型：描述结构或构 件滞回关系的数学模型。双线性模型双线性模型一般适用于 钢结构梁、柱、节点域构 件。钢筋混凝土梁、柱、墙 等一般采用退化三线性 模型。退化三线性模型线加速度法运动方程P(t)mk cy(t)线性问题：c、k为常数非线性问题：c、k为非常数二、结构非弹性地震反应分析的逐步积分法1.增量方程t时刻其中：-增量方程t+t时刻2.线加速度法设 并消去 其中-增量方程3.计算步骤（1）求ti时刻的状态向量（2）求（3）求积分步长：已知t
2、i-1时刻的状态向量及求ti时刻的状态向量及增量。P(t)W=15kNy(t)例：求位移时程曲线， 恢复力时程曲线， 最大位移，最大恢复力， 开始时静止。 P(t)(kN)t(s)0.10.82.54 3.5 2.5 1.5 1 0.5fsy(m)3kN0.05 fD0.05解： 确定步长计算步骤 已知ti-1时刻的状态向量及求ti时刻的状态向量及增量 （1）求ti时刻的状态向量（2）求（3）求积分步长：P(t)(kN)t(s)0.10.82.54 3.5 2.5 1.5 1 0.5fsy(m)3kN0.05解： 确定步长1. t=0计算步骤 已知ti-1时刻的状态向量及求ti时刻的状态向量及
3、增量 （1）求ti时刻的状态向量（2）求（3）求积分步长：P(t)(kN)t(s)0.10.82.5 4 3.5 2.5 1.5 1 0.5fsy(m)3kN0.05计算步骤 已知ti-1时刻的状态向量及求ti时刻的状态向量及增量 （1）求ti时刻的状态向量（2）求（3）求积分步长：1. t=02. t=0.1s弹性阶段P(t)(kN)t(s)0.10.82.5 4 3.5 2.5 1.5 1 0.5fsy(m)3kN0.05计算步骤 已知ti-1时刻的状态向量及求ti时刻的状态向量及增量 （1）求ti时刻的状态向量（2）求（3）求积分步长：2. t=0.1s弹性阶段P(t)(kN)t(s)0
4、.10.82.5 4 3.5 2.5 1.5 1 0.5fsy(m)3kN0.05计算步骤 已知ti-1时刻的状态向量及求ti时刻的状态向量及增量 （1）求ti时刻的状态向量（2）求（3）求积分步长：3. t=0.2s4. t=0.3s5. t=0.4s屈服P(t)(kN)t(s)0.10.82.5 4 3.5 2.5 1.5 1 0.5fsy(m)3kN0.05计算步骤 已知ti-1时刻的状态向量及求ti时刻的状态向量及增量 （1）求ti时刻的状态向量（2）求（3）求积分步长：6. t=0.5s7. t=0.6s8. t=0.7s塑性发展塑性发展位移减少，恢复弹性计算步骤 已知ti-1时刻的
5、状态向量及求ti时刻的状态向量及增量 （1）求ti时刻的状态向量（2）求（3）求积分步长：8. t=0.7s位移减少，恢复弹性9. t=0.8s fsy(m)3kN0.05y(0.7)y(0.7)t(s)00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.2fs(kN)00.14881.092.883332.94y(cm)00.2481.794.807.9510.2311.477 (max)11.37y(t)(cm)t(s)0.30.60.911.477 3fs(t)(kN)t(s)0.30.60.9若按弹性计算对于地震地面运动计算过程与前相同。三、结构非弹性地震反应分析的简化
6、方法规范规定：对于不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架结 构和填充墙钢筋混凝土框架结构、不超过20层且层刚度无 突变的钢框架结构和支撑钢框架结构，以及单层钢筋混凝 土柱厂房，可采用简化计算方法简化方法：验算薄弱楼层的弹塑性位移薄弱楼层：在强烈地震作用下首先发生屈服并产生较大弹塑性位移的部位。薄弱楼层的判别：-楼层屈服强度系数；-按构件实际配筋面积和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力；-按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力。对于多层和高层建筑结构对于排架柱-按实际配筋面积和、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力；-按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩。-楼层屈服强度系数；-
7、按构件实际配筋面积和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力；-按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力。对于多层和高层建筑结构的计算：-分别为楼层屈服时柱j上、下端弯矩；-为楼层柱j的净高。的计算：的计算：1）强梁弱柱型节点钢筋混凝土结构钢结构-构件截面的宽和高；-构件截面的有效高度；-受压钢筋合力点至截面近边距离；-受压钢筋或钢材强度标准值；-混凝土轴心抗压强度标准值；-系数，混凝土强度等级不超过C50时，取1.0，C80时为0.94，其间按线性内插值法确定； -实际受拉钢筋面积；-重力荷载代表值所产生的柱轴压力；-构件截面塑性抵抗矩。的计算：2）强柱弱梁型节点梁端屈服弯矩为：钢筋混凝土结构钢
8、结构上、下柱的柱端弯矩为：3）混合型节点上、下柱的柱端弯矩为：薄弱楼层的位置：a.楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，可取底层； b.楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，可取该系数最小的楼层和相对较小的楼层，一般不超过2-3处； c.单层工业厂房，可取上柱。楼层屈服强度系数沿高度分布是否均匀的确定：符合下列条件时即认为楼层屈服强度系数沿高度分布是均匀的标准层顶层首层即楼层屈服强度系数不小于相邻层该系数平均值的0.8时，认为沿高 度分布是均匀的。楼层屈服强度系数沿高度分布是否均匀的确定：符合下列条件时即认为楼层屈服强度系数沿高度分布是均匀的。标准层顶层首层即楼层屈服强度系数不小于相邻层该系
9、数平均值的0.8时，认为沿高 度分布是均匀的。其中如果各层（i=1,2,n) 则认为沿高度分布是均匀的。如果任意某层 则认为沿高度分布是不均匀的 。薄弱楼层弹塑性层间位移的计算：其中-弹塑性层间位移；-层间弹性位移；-楼层i的弹性地震剪力；-弹塑性层间位移增大系数，当薄弱层的屈服强度系数不小于相邻层该系数平均值的0.8时，按下表采用。当不大于该平均值的0.5时，可按表内相应数值的1.5倍采用；其它可采用内插法取值。-楼层i的弹性层间刚度。钢筋混凝土结构弹塑性层间位移增大系数2.102.001.601.30上柱2.202.001.806-121.801.651.505-71.601.401.30
10、2-40.30.40.5结构类型单层厂房总层数n 或部位2.602.802.400.2多层均匀 框架结构例：4层钢筋混凝土框架，梁截面250mm 600mm，柱450mm450mm，为 强梁弱柱型框架。柱混凝土为C30， ，钢筋为级，。第一层柱配筋 ；第二、三、四 层柱配筋 。混凝土保护层厚 。已知结构基本 周期 ，位于类场地一组，设计基本地震加速度为0.2g。采用 简化方法计算罕遇地震下该框架的最大层间弹塑性位移。 解：（1）确定楼层屈服强度系数-按构件实际配筋面积和材料 强度标准值计算的楼层受剪承载力；-按罕遇地震作用标准值计算 的楼层弹性地震剪力。按底部剪力法计算罕遇地震下的水平地震作用
11、各楼层弹性地震剪力为例：4层钢筋混凝土框架，梁截面250mm 600mm，柱450mm450mm，为 强梁弱柱型框架。柱混凝土为C30， ，钢筋为级，。第一层柱配筋 ；第二、三、四 层柱配筋 。混凝土保护层厚 。已知结构基本 周期 ，位于类场地一组，设计基本地震加速度为0.2g。采用 简化方法计算罕遇地震下该框架的最大层间弹塑性位移。 解：（1）确定楼层屈服强度系数-按构件实际配筋面积和材料 强度标准值计算的楼层受剪承载力；-按罕遇地震作用标准值计算 的楼层弹性地震剪力。例：4层钢筋混凝土框架，梁截面250mm 600mm，柱450mm450mm，为 强梁弱柱型框架。柱混凝土为C30， ，钢筋
12、为级，。第一层柱配筋 ；第二、三、四 层柱配筋 。混凝土保护层厚 。已知结构基本 周期 ，位于类场地一组，设计基本地震加速度为0.2g。采用 简化方法计算罕遇地震下该框架的最大层间弹塑性位移。 例：4层钢筋混凝土框架，梁截面250mm 600mm，柱450mm450mm，为 强梁弱柱型框架。柱混凝土为C30， ，钢筋为级，。第一层柱配筋 ；第二、三、四 层柱配筋 。混凝土保护层厚 。已知结构基本 周期 ，位于类场地一组，设计基本地震加速度为0.2g。采用 简化方法计算罕遇地震下该框架的最大层间弹塑性位移。 例：4层钢筋混凝土框架，梁截面250mm 600mm，柱450mm450mm，为 强梁弱
13、柱型框架。柱混凝土为C30， ，钢筋为级，。第一层柱配筋 ；第二、三、四 层柱配筋 。混凝土保护层厚 。已知结构基本 周期 ，位于类场地一组，设计基本地震加速度为0.2g。采用 简化方法计算罕遇地震下该框架的最大层间弹塑性位移。 例：4层钢筋混凝土框架，梁截面250mm 600mm，柱450mm450mm，为 强梁弱柱型框架。柱混凝土为C30， ，钢筋为级，。第一层柱配筋 ；第二、三、四 层柱配筋 。混凝土保护层厚 。已知结构基本 周期 ，位于类场地一组，设计基本地震加速度为0.2g。采用 简化方法计算罕遇地震下该框架的最大层间弹塑性位移。 （2）结构薄弱层的判别底层为薄弱层例：4层钢筋混凝土框架，梁截面250mm 600mm，柱450mm450mm，为 强梁弱柱型框架。柱混凝土为C30， ，钢筋为级，。第一层柱配筋 ；第二、三、四 层柱配筋 。混凝土保护层厚 。已知结构基本 周期 ，位于类场地一组，设计基本地震加速度为0.2g。采用 简化方法计算罕遇地震下该框架的最大层间弹塑性位移。 （3）结构薄弱层的层间弹塑性位移层间弹性刚度2.102.001.601.30上柱2.202.001.806-121.801.651.505-71.601.401.302-40.30.40.5结构类型单层厂房总层数n 或部位2.602.802.400.2多层均匀 框架结构查表
