第二讲_钢筋混凝土结构基本理论-非线性分析幻灯片.pptVIP

4.6 静力推覆分析（Push-over） 4.6.1 概述 动力非线性时程分析能够计算出地震反应全过程中各时刻结构的内力和变形，可给出结构的开裂、屈服顺序和倒塌破坏模式，找出塑性变形集中的部位和楼层，从而判明结构的屈服机制、薄弱环节及可能的破坏类型，因此到目前为止被认为是结构非线性地震反应分析中最可靠的方法。 由于以下各种原因，动力非线性时程分析的应用受到限制。 材料的模型较复杂：在反复荷载下，RC构件的滞回性能极其复杂，包括滞回环的刚度退化、强度退化和捏拢现象等。 计算结果的验证：复杂的材料模型和地震动输入对动力方程和解答的稳定性是一个关键因素，因此计算结果在用于分析和决策之前需进行验证。 计算结果处理繁杂：各种参数的反应给出大量的输出结果，如位移时程、加速度时程等，这种结果有时使得分析繁杂，且这些结果并不是都有用。 地震动的输入：非线性反应在很大程度上受地震动强度、频谱特性和持时的影响，不同地面运动得到的反应结果可能相差极大。 计算费时、工作量大： 虽然非线性时程分析方法十分有效，但由于上述原因及其内在的复杂性，同时，有很多问题有待进一步研究，如地震动的输入，构件恢复力模型的确定等。人们一直在努力寻求一种简化的分析方法来完成这种复杂的计算，当然这种简化的分析方法必定以牺牲计算结果的精度为代价，非线性静力分析方法即推覆分析（push—over）就是一种这样的简化分析方法。该方法是近十几年来在国内外得到广泛应用。 4.6.2 推覆分析方法简介 推覆分析实质上是一种静力非线性计算方法，其步骤是沿结构高度施加按一定形式分布的等效侧力，并从小到大逐步增加，以模拟水平地震对结构的作用，使结构由弹性状态逐步进入非弹性状态，最终达到规定的非线性位移。 其主要用途包括： （1）结构行为分析：可预测结构在侧向水平力作用下的行为，得到结构弹性→开裂→屈服→倒塌的全过程，得到塑性铰的先后顺序、分布，结构的薄弱环节和倒塌破坏模式等。 （2）判断结构抗震承载力：可得到基底剪力—顶点位移、层间剪力—层间位移的关系曲线，即结构的能力曲线。 （3）建立整体位移与构件局部变形间的关系：可得到结构达到目标位移时杆端塑性铰转角的大小，甚至杆端截面混凝土截面极限压应变的大小。 （4）用于弹塑性时程分析：得到的层间剪力—层间位移曲线即为该结构层间模型的骨架曲线，将其折线化并选取合适的恢复力模型即可进行层间模型的弹塑性时程分析。 在某一沿竖向的水平侧向力作用下，推覆分析平衡方程的增量形式为 为结构中不平衡力的列向量 推覆分析有两种控制方式，即侧向力控制和侧向位移控制。在侧向力控制方法中，给定侧向力的增量，可以按下式求出侧向位移的增量： 根据上述的杆件单元模型和假定的侧向力分布模式，按照上式可编制RC杆系力学模型的非线性静力推覆分析程序。 4.6.3 侧向力的分布形式 分析结果在很大程度上与所选的侧向力的分布形式有关。对一般的建筑结构，水平侧向力分布模式主要有以下三种形式： （1）均匀分布 假定水平侧向力沿建筑物的高度为均匀分布，故每一楼层水平力的增量可由下式计算： （2）倒三角形分布 即假定水平侧向力沿建筑物的高度为倒三角形分布，则每一楼层水平侧向力的增量按下式计算： 基底剪力的增量 （3）指数分布 为考虑变形模态以及振动时高振型的影响，可按下式给出的公式进行计算： 某框－剪模型基底剪力－顶点位移曲线 模型结构破坏模式 3.4 压弯构件荷载-挠度滞回曲线计算 两种方法： （1）简化计算方法——先假定截面的弯矩-曲率滞回模型，然后逐段计算反复荷载下的挠度。 由于滞回模型进行了简化，回避了混凝土和钢筋的本构关系，因而程序的通用性较差，计算精度较差。 （2）精确计算方法—按实际的弯矩-曲率关系计算 滞回曲线不同于骨架曲线，不能与先把全部弯矩-曲率关系计算出来加以存储。因为卸载点和加载点不能预先确定。因此， 关系需分段存储。分段存储的 关系，除Sx=0是以原点开始外，其它均是从卸载点开始的全过程。 卸载点可任意规定 4（杆系）结构的非线性全过程分析（杆系结构的有限元法） 混凝土结构非线性分析的研究已有70多年的历史，早期的各种研究结果都对应着特定的内力与变形状态。二十世纪60年代计算机的应用和普及，有限单元法等现代结构分析理论的发展，使钢筋混凝土结构的非线性分析研究进入了一个全新的时期，而且这个新的发展阶段尚在不断的发展、延续中。 全过程分析的目的：研究构件塑性铰出现过程和所处位置，发现结构薄弱环节。认识结构内力分布规律，对结构进行优化设计。 4.1 结构的简化 对一般的RC框架、框架—剪力墙结构，为简化计算，假定楼板平面内的刚度为无穷大，同时不考虑结构的扭转效应，