弹塑性时程分析在结构抗震设计中的应用研究

利用空间弹塑性时程分析软件 EPDA , 采用 Taft 波 ,EL - centrol 波 , 兰州人工波分别沿 x 方向、 y 方向、 45 °方向分别输入地震波 , 对高烈度区某空间框架结构进行了弹塑性时程分析 , 找出其薄弱层的位置 , 给出了塑性铰出现的位置及规律 , 通过对计算结果的分析 , 给出了一些有益的结论 , 供设计人员参考 .

介绍弹塑性动力时程分析的基本原理和分析方法，并以某钢筋混凝土高层双塔连体结构为研究对象，建立大楼结构的分析模型，分别对结构进行了不同设防烈度和不同场地类别下的弹塑性动力时程分析，并进一步考虑P-△效应对结构的影响，对结构的抗震性能进行评估。

建筑结构学报Journal of Building Structures 第32 卷第6 期2011 年6 月 Vol. 32 No. 6 June 2011 摘要:某超高层建筑造型和结构体系独特，其结构为刚度和质量均不对称的超高层双塔连体体系。由于南北两座塔楼的刚 度存在差异，结构的扭转反应明显。采用NosaCAD 有限元软件建立整体结构分析模型，分析结构在7 度多遇和罕遇地震下 的弹塑性时程反应，得到结构在地震作用下的变形、内力和破坏情况的变化过程。结果表明: 7 度多遇地震作用下，结构构 件未出现损坏; 罕遇地震作用下，结构最大层间位移角满足1 /100 的限值要求，结构框架梁柱未出现破坏，筒体构件破坏顺 序和分布较为合理，能在一定程度上耗散地震输入能量，结构可以满足“小震不坏，大震不倒”的设防要求; 根据构件的受力 及破坏情况，建议加强底部和加强层核心筒的配筋。

纤维模型在桥梁抗震中的应用_弹塑性 纤维模型在桥梁抗震中的应用_弹塑性 纤维模型在桥梁抗震中的应用_弹塑性

简介： 结合我国首幢上海园南配筋砌体高层住宅，首先简介了同济大学、湖南大学和哈尔滨建筑大学等专家及研究人员所做的实验和计算分析情况

提 要 太原市政务中心地上 7 层，总高度 34.2m，平面尺寸 166m×154m。将 SATWE 分析模型转换成 PKPM-SAUSAGE分析模型，二者模态分析结果相近。选取 2 组天然波、1 组人工波，以研究结构的动力弹塑性响应，得到结构在罕遇地震作用下的变形、内力和损伤情况。分析结果反映了结构在罕遇地震作用下构件塑性损伤发展过程，以及由此引起的结构刚度退化和塑性损伤耗能。剪力墙连梁出现不同程度的损伤，大部分剪力墙墙肢受压损伤因子较小，钢桁架未出现屈服。考虑材料非线性的结构最大弹塑性层间位移角均满足 1/100 的规范限值要求，结构满足大震不倒的设防要求。

现行抗震设防的目标是;遭受多遇地震影响时，结构处于弹性工作状态，一般不受损坏（第一水准）。当遭受设防烈度的地震影响时，结构进入弹塑性工作状态，可能损坏，经一般修理仍可继续使用（第二水准），当遭受罕遇地震影响时，结构有较大的弹塑性变形，但不致倒塌或发生危及生命的严重破坏（第三水准）。

本文以某超高层钢筋混凝土框架—核心筒结构为原型，采用ABAQUS软件对其在罕遇地震作用下的动力响应进行了动力弹塑性分析，给出了结构关键部位、关键构件在强烈地震作用下的动力响应规律及损坏程度的定量表达，进而对整体结构的抗震性能给出了评价及改进建议。

本资料为工程结构抗震分析--静力弹塑性分析法，主要内容： 1. 传统抗震设计理论 2. 基于性态的抗震设计理论 3. 地震设防水准 4. 结构抗震性态目标 5. 抗震性态目标矩阵 6. 性态抗震设计理论 7. 结构抗震性态评估 8. 基于性态的抗震设计方法

用层间弯剪型力学模型编制了钢筋混凝土异形柱框架–抗震墙结构的弹塑性时程分析程序，采用 该程序对一幢12 层钢筋混凝土异形柱框架–抗震墙结构的建筑进行计算分析，并与有限元分析软件MIDAS Gen6.3.5 的分析结果进行比较，发现该种结构体系整体性强，抗侧刚度大，抗震性能较好；属于梁铰机构， 满足了“强柱弱梁”的延性设计要求。

静力弹塑性和动力弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用，可供参考。

选择合适的地震动记录是采用弹塑性时程分析预测建筑结构地震响应的基础。列举了现有针对不同分析目的的三种地震动记录选取方法，比较了按不同方法建立的地震动记录选择集的地面运动峰值和反应谱特性，并通过分析两个不同初始周期框架结构的弹塑性地震响应，对不同地震动记录选取方法的分析结果进行了比较。研究结果表明，基于设计反应谱和基于最不利地震动的选取方法均与结构的初始周期相关，当结构在地震作用下刚度退化比较明显时，这些方法有可能难以达到预期的目标;而当地震动强度指标恰当、且选取的地震动记录数量较多时，基于台站和地震信息的选取方法不会造成过大的结构弹塑性地震响应的离散性，同时这种方法不依赖于结构的动力特性，操作简便，适用性强，适于在研究不同结构类型和不同动力特性建筑结构的抗震性能时应用。

基于纤维模型的超高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析

以工程实例说明弹性及弹塑性时程分析地震波选取的重要性；从“统计意义上相符”和“基底剪力的下限要求”等角度探讨了弹性时程分析选择地震波的基本原则和实际工程应用注意事项；通过基本理论分析和工程实例说明了如何利用位移谱在进行弹塑性时程分析时有效选取地震波。

本资料介绍了考虑高振型阻尼影响弹塑性时程分析的原理与方法，并通过对沈阳宝能环球金融中心 T2 塔楼的大震弹塑性分析，比较了考虑高振型阻尼影响与未考虑高振型阻尼影响结果的差异性。

1968年日本的十橳冲地震中不少按等效静力方法进行抗震设防的多层钢筋混凝土结构遭到了严重破坏，1971年美国San Fernando地震、1975年日本大分地震也出现了类似的情况。相反1957年墨西哥城地震中16层的许多建筑物遭到破坏，而首次采用了动力弹塑性分析的一座44层建筑物却安然无恙；1985年该建筑又经历了一次8.1级地震依然完好无损。

依据大量实际工程弹性、弹塑性动力时程分析经验,结合实际工程应用,探讨了弹性、弹塑性动力时程分析方法中的一些基本问题。针对性地分析了动力时程分析方法中地震波的离散性;地震波如何与反应谱曲线在统计意义上相符;人工模拟地震波方法及其工程应用;弹性、弹塑性时程分析法选取地震波的基本原则;弹性时程分析法地震波的选取数量;如何将反应谱分析结果与时程分析结果取较大值等方面的问题。通过大量的算例分析可以看出,正确地应用弹性、弹塑性动力时程分析方法需要从多个方面进行准确理解和把握,教条地应用很难发挥弹性、弹塑性动力时程分析应有的作用。

现有的高层建筑结构罕遇地震分析方法可以归结为两大类，弹塑性动力时程分析方法和静力弹塑性分析方法。这两类方法各有其优点和不足。将动力和静力弹塑性分析方法结合起来，发挥各自的优势是改进高层建筑结构罕遇地震分析方法的一种思路。本文提出了一种可以应用于高阶振型和扭转效应不可忽略的高层钢结构罕遇地震分析方法———静动力综合法。该方法结合了动力弹塑性时程分析、高层建筑结构等效弹塑性层模型和静力推覆分析方法的优点。通过算例分析验证了静动力综合法的合理性和适用性，以及静力弹塑性分析方法在三维非对称结构中应用的可行性。

本资料为静力弹塑性分析及动力弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用，主要内容： 1.进行静力弹塑性和动力弹塑性分析的意义。 2. 静力弹塑性分析与结构抗震性能评估。 3.动力弹塑性分析与结构抗震性能评估。 4.静力弹塑性与动力弹塑性分析的优缺点。

基于纤维模型理论, 利用 PERFORM-3D 软件实现了复杂超高层建筑结构的弹塑性时程分析并进行构件变形性能评估。针对 PERFORM-3D 建立高层结构模型的复杂性, 开发了其前处理程序 ETP, 使之能够方便准确地建立弹塑性模型。分析表明, 基于纤维模型的整体结构弹塑性分析法高效可行, 不但宏观上可得到结构整体响应, 而且微观上可得到构件的内力及变形和纤维的应力及应变。通过工程实例, 得到整体结构响应、构件的变形及结构能量耗散情况, 可用于研究按我国现行规范设计的超高层混凝土结构在罕遇地震作用下的非线性变形及受力特点。

硕士论文

ABAQUS广州天建花园罕遇地震弹塑性时程分析报告.pdf 本工程位于广州市天河区珠江新城冼村南侧G1-1、G1-2地块，地面以上由北面2栋47层 的住宅（依次命名为A-1、A-2栋），南面2栋40层的住宅（依次命名为A-3、A-4栋），和东面 1栋38层的酒店及其1栋42层配套公寓组成，设四层地下室。

本文档为广州国际金融城A塔罕遇地震弹塑性时程分析报告，包括：1 工程概况 2 进行罕遇地震弹塑性时程分析的目的 3 分析方法、分析软件、分析模型及分析步骤 3.1 分析方法 3.2 分析软件 3.3 非线性地震反应分析模型 4 结构抗震性能评价方法 4.1 结构的总体变形 4.2 构件性能目标 5 整体计算结果汇总 6 剪力墙损伤情况 7 外框架梁、柱损伤情况 8 楼板损伤情况 9 加强层伸臂、腰桁架钢材塑性应变情况 10 墙柱首层最大反力 11 罕遇地震弹塑性时程分析结论等。

本文以某大厦实际工程为背景，对其开展弹塑性时程分析，探究该结构体系在罕遇地震下的抗震性能。用DIANA 程序建立结构简化模型，选择结构材料的应力—应变关系和单元类型，对原型结构在罕遇地震下的层间位移角和底部剪力进行分析，最后对结构进行整体评价。

钢筋混凝上结构是现代上木上程中最常用的结构形式。本文针对运用ANSYS进行钢筋混凝上结构的弹塑性分析，通过与理论解比较，依据分析对象的结构层次(结构、构件)、分析类型(静力单调加载、反复加载)、荷载水平(线弹性、弹塑性)，讨论了单兀类型、材料一模型及模型参数的选取，必要时甚至采用UPF等_次开发上具进行分析。分析表明，合理的模型可以得到令人满意的结果。

钢筋混凝土结构是现代土木工程中最常用的结构形式。本文针对运用ANSYS 进行钢筋混凝土结 构的弹塑性分析，通过与理论解比较，依据分析对象的结构层次（结构、构件）、分析类型（静 力单调加载、反复加载）、荷载水平（线弹性、弹塑性），讨论了单元类型、材料模型及模型参 数的选取，必要时甚至采用UPF 等二次开发工具进行分析。分析表明，合理的模型可以得到令 人满意的结果。 关键

本文概述了现有的弹塑性分析方法即静力和动力弹塑性分析方法，并比较了其优缺点。同 时，应用大型有限元软件ABAQUS 对西昌某超高层建筑进行了动力弹塑性时程分析，对动力弹塑性 时程分析方法在高层、特别是在超限高层分析中的推广和应用提供了有益的参考和借鉴。

基于弹塑性分析的结构性能设计方法探讨

汪大绥-静力弹塑性分析.docx汪大绥-静力弹塑性分析.docx

罕遇地震弹塑性静、动力分析

本资料为基于ABAQUS的悬臂梁的弹塑性弯曲分析，目录： 1. 问题描述 2. 理论分析 3. 有限元分析 3.1 有限元模型 3.2 材料属性定义 3.3 分析步的定义 3.4 载荷施加和边界条件 3.5 网格划分 3.6 结果及分析 4.总结

鉴于上海环球金融中心结构体系及结构布置的复杂、结构高度及体型的超限, 为了确保该建筑结构的抗震安全性和可靠性, 除进行常规的计算分析外, 还应对该结构进行弹塑性时程分析。 本文建立了该结构的弹塑性时程分析简化模型, 并编制了相应的计算程序。 为了检验结构弹塑性时程分析的可靠性, 首先对振动台试验的模型结构进行弹塑性时程分析, 以便和试验数据进行对比。 在此基础上对原型结构进行弹塑性时程分析, 并对该结构进行了抗震性能评价。

对理想的框架-核心筒结构双重抗震防线破坏模式进行剖析，提出“适度设防、合理破坏”的双重抗震防线控制目标，明确目标内涵的要点。提出一种“伪弹塑性”分析方法的思路和操作步骤，通过该方法可以得到框架-核心筒结构满足双重抗震防线性能的外框柱承载能力需求。基于此，提出“一种新的二道防线设计方法”，该方法无需控制外框柱按照刚度分配的地震剪力比例，而是直接采用一种精确的截面和配筋设计方法即可实现二道防线的性能要求。最后通过一个案例初步验证了新方法的有效性。

环贸广场塔楼为超限高层结构， 基于 PEＲFOＲM-3D 软件， 采用弹塑性时程分析方法对结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了评估， 分析结果表明结构整体损伤处于轻度到中度之间。

深业上城高塔为一大型酒店和办公的超高层建筑，地上 80 层，结构高度 388 米。塔楼采用了巨型框架+核心筒结构体系，其中巨型外框架由巨柱、带状桁架组成、双层环梁及型钢混凝土连接梁组成。采用型钢混凝土连接梁联系外框架和核心筒而不设伸臂是本塔楼结构的一个创新点。通过 7 组罕遇地震波作用下的动力弹塑性分析，可以表明：结构抗侧刚度沿竖向均匀，楼层剪力传递简单合理；最大弹塑性位移角大于 1/100 规范限值要求；连梁和型钢混凝土连接的梁大部分出现了混凝土的受压塑性损伤，很好的起到了耗能作用；剪力墙混凝土的受压损伤因子较小，巨柱及带状桁架保持弹性，结构可以满足“大震不倒”的性能目标。

赣州西站整体形象为舒展的腾飞之翼，展现了赣州生机勃勃的城市精神风貌，建筑效果见图1。主站房为线上式高架站房，采用“桥建合一”的结构形式。车站总建筑面积91572.6m2，其中站房建筑面积49864.7m2，站台雨棚面积11943m2。

在ABAQUS有限元分析软件的基础上,开发了针对钢筋混凝土杆系结构弹塑性分析的混凝土材料子程序。在程序中,建立了基于应力-应变关系层面的材料非线性本构关系及滞回模型。

简单介绍了 LS-DYNA 在土木工程领域的常用材料模型和分析单元，包括塑性铰模型、纤维模型和分层壳模型。在此基础上详细介绍了 LS-DYNA 在两个复杂超高层结构设计中的应用，对结构以及各关键构件在罕遇地震下的性能进行了详细描述，证明了 LS-DYNA 在复杂结构整体弹塑性分析领域的适用性和可靠性，说明了非线性分析工作在性能化设计过程中的重要作用。

本文依据大量实际工程弹性，弹塑性动力时程分析实验，探讨了时程分析方法中地震波的离散性。

地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。几十年来，人们积累了大量的实测地震资料，这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。与此相对应，时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。但是，由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性，弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法；虽然如此，抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性，还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法；尤其是考虑了结构的弹塑性性能后，弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。