東莞鋼結構廠家丨東莞鋼結構工程丨東莞鋼結構公司歡迎親的了解

東莞鋼結構廠家丨東莞鋼結構工程丨東莞鋼結構公司歡迎親的了解

從力學的角度分析各種結構對建筑抗震影響鋼結構建筑抗震的優(yōu)越性在歷屆的自然災害面前都得到了充分的驗證，得到了世人的認可然而對有關的結構在應對地震運動產(chǎn)生的力學反應時，有什么不同的地方呢？我們通過分析從結構彈塑性地震反應分析、動力彈塑性分析、靜力彈塑性分析等角度詳細的解讀。 1、彈塑性地震反應分析的必要性在強震作用下，結構或結構單元（結構的一部分，一個樓層或一個構件）會超出彈性變形范圍，進入塑性階段工作。這時結構或結構單元的剛度特性會發(fā)生明顯變化（剛度降低），阻尼特性也會有所改變。顯然，結構剛度的降低一般會引起變形的加劇，進而影響到結構的正常使用，或者進一步嚴重破壞甚至倒塌，這樣是不符合設計要求的。振型分解反應譜法是以反應譜理論和振型分解法為基礎的地震作用計算方法，然而，這一方法以疊加原理為基礎，因此只適用于線彈性地震反應分析，不能進行幾何非線性和結構彈塑性地震反應分析；該法只能計算出地震反應的值，不能反映地震反應的發(fā)展過程。上述不足之處說明：1） 出于安全和經(jīng)濟的原因，抗震設計原則為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。但結構及構件在地震作用下一旦進入塑性階段，疊加原理就不能使用，而反應譜法也不能準確反映彈塑性活動過程中所消耗的地震能量。2） 地震是一個時間持續(xù)過程。由于構件開裂、屈服引起彈塑性變形，造成結構、構件間的內力重分配時刻都在發(fā)生，所以結構地震反應與變形積累或變形過程有關。反應譜法無法正確判斷結構薄弱層或薄弱部位，此外，結構地震反應值以及達到值的時刻也是結構設計所關心的問題。3） 科學研究和震害分析表明，結構在地震中是否發(fā)生破壞或倒塌，與變形能力、結構耗能能力有直接關系。如果不能計算出結構的變形或實際耗能，將無法保證“大震不倒”原則的實現(xiàn)。另外，近年來結構隔震和消能減震技術的應用，均需要準確計算隔震裝置、消能減震裝置的彈塑性變形，確定其變形能力，他們是采用隔、減震技術進行結構設計的關鍵內容。4） 用統(tǒng)計方法建立的設計反應譜，即使給出了地震反應的概率或標準差，也不能很好的符合具體的工程地質條件，不能反映場地各土層動力特性的影響，不能計算地基與結構之間的動力相互作用。遇到場地特殊情況，也不能正確估計地震反應的變化。結構彈塑性地震反應分析的目的是通過認識結構從彈性到彈塑性、從開裂到屈服、損壞直至倒塌的全過程，研究結構內力分配、內力重分布的機理，研究防止破壞的條件和防止倒塌的措施，實現(xiàn)結構設計兼顧安全性和經(jīng)濟性的原則。因此，有必要進行結構彈塑性地震反應分析。彈塑性地震反應分析方法抗規(guī)規(guī)定，對某些建筑結構進行罕遇地震下的彈塑性變形分析，可根據(jù)結構特點和設計需求，分別采用結構動力彈塑性分析或靜力彈塑性分析。 2、動力彈塑性分析時程分析法是20世紀60年代逐步發(fā)展起來的抗震分析方法，至80年代，已成為多數(shù)國家抗震設計規(guī)范或規(guī)程的分析方法之一。時程分析法又稱動態(tài)分析法，是由初始狀態(tài)開始逐步積分直到地震作用終了，求出結構在地震作用下從靜止到振動以致到達較終狀態(tài)的全過程。它與底部剪力法和振型分解反應譜法的區(qū)別是能計算結構和構件在每個時刻的地震反應（內力和變形）。當用此方法進行計算時，將地震波進行輸入。一般而言，地震波的峰值應反映建筑物所在地的烈度，而其頻譜組成反映場地的卓越周期和動力特性。當?shù)卣鸩ǖ淖饔幂^為強烈以致結構某些部位強度達到屈服進入塑性的順序。這時結構薄弱層層間位移可能達到值，從而造成結構的損壞，直至倒塌。他從強度和變形兩個方面來檢驗結構的安全和抗震可靠度，并判明結構屈服機制和類型。由于阻尼力與速度或位移的關系、恢復力與位移的關系可能是非彈性的，這種分析就是彈塑性時程分析。如在分析時對結構物理參數(shù)引入彈塑性的假定，這種分析就是彈塑性時程分析。作為不規(guī)則的建筑，特殊高層建筑的一種補充計算，采用時程分析法的主要目的在于檢驗規(guī)范反應譜法的計算結果、彌補反應譜法的不足和進行反應譜法無法做到的結構彈塑性地震反應分析。時程分析法的主要功能有：1） 校正由于采用振型分解反應譜法和組合求解結構內力和位移時的誤差。特別是對于長周期的高層建筑，由于設計反應譜在長周期段的人為調整以及計算中對高階振型的影響評估不足產(chǎn)生的誤差。2） 可以計算結構在非彈性階段的地震反應，對結構進行大量作用下的變形驗算，從而確定結構的薄弱層和薄弱部位，以便采取適當?shù)臉嬙齑胧?） 可以計算結構和各結構構件在地震作用下每個時刻的地震反應（內力和變形），提供按內力包絡值配筋和按地震作用過程每個時刻的內力配筋值進行配筋這兩種方式?？偟膩碚f，時程分析法具有許多優(yōu)點，它的計算結果能更真實的反映結構的地震反應。從而能更細致的分析出結構的薄弱部位。相比靜力彈塑性分析方法，彈塑性時程分析法的優(yōu)點是：1） 由于輸入的是地震波的整個過程，可以真實反映各個時刻地震作用引起的結構響應，包括內力、變形、損傷形態(tài)（開裂和破壞）等。2） 目前許多程序是通過定義材料的本構關系來考慮結構的彈塑性性能，因此可以準確模擬任何結構，計算模型簡化較少。3） 該方法基于塑性區(qū)的概念，相比靜力彈塑性分析方法中單一的塑性鉸判別法，特別是對帶剪力墻的結構，結果更為準確可靠。該方法的缺點是：計算量大，運算時間長，由于可進行此類分析的大型通用有限元分析軟件均不是面向設計的，因此軟件的使用相對復雜，建模工作量大，數(shù)據(jù)前后處理繁瑣，不如設計軟件簡單、直觀；分析中需要用到大量有限元、本構關系、損傷模型等相關理論知識，對計算人員要求較高。3、靜力彈塑性分析結構靜力彈塑性分析方法也稱推覆分析法（Push-over anaiysis，簡稱POA），將其與地震反應譜理論結合使用可對結構進行抗震評估。這種方法在近20年來獲得巨大進展。該方法的基本作法是：先在結構非線性靜力分析模型上逐級施加既定的側向荷載，按順序計算并記錄結構位移、開裂、屈服等地震反應過程，并獲得結構~荷載位移曲線，該曲線代表了該結構的承載能力和變形能力；然后結合抗規(guī)規(guī)定的地震需求值判斷結構的抗震性能和抗震能力。推覆分析法評估結構的抗震能力具有許多優(yōu)點：1） 相比承載力設計方法，推覆分析法可以估計結構和構件的非線性變形，比承載力方法接近實際。2） 相對于彈性時程分析法，推覆分析法的概念、所需參數(shù)和計算結果相對明確，構件設計和配筋是否合理能夠直觀的判斷，評估過程中所依據(jù)的抗震需求和結構設計所應達到的抗震水準可以方便調整、相互適應，體現(xiàn)了基于性能的結構抗震設計思想，易被工程設計人員接受。3） 工程量相對小，計算過程穩(wěn)定收斂，可以花費相對較少的時間和費用得到較穩(wěn)定的分析結果，減少分析結果的偶然性，達到工程設計所需要的變形驗算精度。4） 推覆分析法對于提高結構計算與設計效率、考察結構開裂或屈服過程、分析結構倒塌過程、計算并評估結構抗震能力、指導并改進結構設計，具有重要作用。推覆分析法的缺點：1） 推覆分析法將地震的動力效應近似等效為靜態(tài)荷載，只能給出結構在某種荷載作用下的性能，無法反映結構在某一特定地震作用下的表現(xiàn)以及由于地震的瞬時變化在結構中產(chǎn)生剛度退化和內力重分布等非線性動力反應。2） 計算中選取不同的水平荷載分布形式，計算結果存在一定的差異，為較終結果的判斷帶來不確定性。3） 推覆分析法以彈性反應譜為基礎，將結構簡化為等效單自由度體系。因此它主要反應結構周期的性質，對于結構振動以振型為主、基本周期在2s內的結構，推覆分析法較為理想。當較高振型為主要時，如高層建筑和具有局部薄弱部位的建筑，推覆分析法的結果不理想。4） 對于工程常見的帶剪力墻結構的分析模型尚不成熟，三維構件的彈塑性性能和破壞準則、塑性鉸的長度、剪切和軸向變形的彈塑性性能，有待于進一步研究完善。