弹塑性分析输出结果解读(王亚勇 贵阳2015).pptx

结构时程分析输入地震准则和输出结果解读,时程分析法三要素,输入地震波准则：输入地震波不确定性数量、特征要求；2. 计算模型和计算方法：本构关系、屈服模型、积分方法、阻尼取值、地震输入方式、计算结果摘取；输出结果：楼层剪力、弯矩、位移分布、剪重比之比、顶点位移比(弹性/弹塑性)、损伤程度（损伤因子，应力应变）、顶点位移时程之比(弹性/弹塑性)、周期变化一）时程法的规范规定,目的：补充计算（5.1.2-3）范围：高度和跨度（5.1.2-3，5，6）地震有效峰值加速度EPA：（5.1.2-3） 由αmax反算，EPA = αmax/ β , 统一取 β = 2.25二）输入地震波准则,地震波数量：3组，取包络；7组，取平均选波原则：按场地类别和地震分组选择，平均地震影响系数曲线与规范曲线在统计意义上相符，小震和大震地震波不同（反应谱Tg不同）地震波检验：结构主向，底部总剪力满足： 单组 65～130 %，平均 80～120% 有效持续时间：Td =5倍结构基本周期,起始 峰值到结束峰值（最大峰值的10%）错误的选波方法 - Tg,挑选”小“的不分场地类别不分地震分组（近、远震）由一条地震加速度记录的反应谱计算Tc： SA=ώPSV=（2π/TC）PSV TC= 2π（PSV/SA），是确定性的。

而规范反应谱是由统计平均得到，所以 Tg ≠ TC,,小震弹性,输入地震波: 二组实际地震记录和一组人工模拟加速度时程（AS735、US052和US169),,楼层剪力(高振型响应),X向,Y向,检验-底部剪力对比(满足规范要求),楼层弯矩,X向,Y向,层间位移角,X向,Y向,大震弹塑性,(一)计算模型和计算方法,本构关系屈服模型积分方法阻尼取值地震输入方式（单向、多向）计算结果摘取方式,(二)输出结果,层间位移角分布(弹性/弹塑性)；顶点位移时程(弹性/弹塑性)；底部总剪力时程(弹性/弹塑性)；最大（拉、压、剪）应力、应变、损伤、 塑性铰分布；能量分布；构件：核心筒外、内墙肢、框架柱、梁、 环梁、环带桁架、耗能构件（连梁、支撑）,（三）常用软件,Abagus Perform-3D Etabs Midas LS-Dyna Sausage Marc,（四）常规判断：弹塑性/弹性,大震/小震地震作用:4 ～ 7倍（烈度9 ～ 6）基底剪力3 ～ 5倍？楼层位移（角） 3 ～ 5倍？大震弹塑性/大震弹性顶点位移时程曲线（结构刚度退化）基底剪力时程曲线,（五）工程案例,利科•西安国际金融中心(Abaqus) 武汉恒隆广场(Perform3-D)合肥恒大广场(Abaqus)青岛海天中心T2塔楼(PKPM-Sausage, Perform3-D)九江国际金融中心(Perform3-D)新疆宝能城1-01#办公楼(Perform3-D)- BRB+连梁剪切型阻尼器云南昆明恒隆广场裙楼 - 软钢剪切型阻尼耗能墙厦门帝景苑项目4#、5#楼(Perform3-D)- 非线性粘滞阻尼器（墙）,利科•西安国际金融中心（Abaqus）,塔楼是一栋以高端写字楼为主的商务综合体，高度349.7m，地上75层。

裙房共3层，为配套的商业和餐饮，裙房与主楼在地上部分设缝脱开地下共4层，为配套用房及车库，地下部分不设缝2014.09.01,标准层平面布置,塔楼标准层主要功能为办公输入地震加速度时程,10s前最大能量,楼层最大位移,2.120mL033,2.006mL033,最大层间位移角,43~46层1/106L033,40~45层1/109L033,基底剪力- X,基底剪力- Y,L033基底剪力（框架/筒体）,X-顶层最大位移时程（弹性/弹塑性）,7.5s,天然波L033 第9s开始进入塑性,X向：第一阶平动周期为5.966s,6.0s,Y-顶层最大位移时程（弹性/弹塑性）,天然波 L033 第9s开始进入塑性,7.9s,Y向：第一阶平动周期为6.047s,6.0s,L033-地震波输入核心筒外墙累积受压损伤,L033-地震波输入核心筒外墙WALL1累积受压损伤,,加强层之间外墙WALL1累积受压损伤,顶部外墙WALL1累积受压损伤,,,内墙累积受压损伤,加强层之间内墙Wall3累积受压损伤,,L033-地震波输入核心筒底部加强区外墙钢板Mises应力,L033-地震波输入核心筒底部加强区内墙钢板Mises应力,L033-地震波输入外框架柱型钢Mises应力,L033-地震波输入加强层腰桁架Mises应力,L033-地震波输入外框架梁Mises应力,动力弹塑性分析结论,（2）最大层间位移角：X=1/106，Y=1/109（<1/100）。

4）连梁：连梁及洞口处累积受压损伤严重5）框架柱：部分边缘混凝土压应变达到0.00193 < 极限压应变0.0033，混凝土未出现压溃，大部分混凝土压应变 < 0.00150；大部分型钢未屈服6）伸臂桁架和腰桁架：全截面平均MISES应力最大值为281MPa7）外框梁全截面平均MISES应力最大值为268MPa1）顶点最大位移：X=2.120m，Y=2.006m；,（3）筒体：顶部外墙和加强层之间内墙累积受压损伤严重武汉恒隆广场中心建筑设计迈进土木结构工程顾问Perform-3DJanuary 2015,,,,,,标准层模型3D图,加强层模型3D图,办公楼结构体系,主体结构体系,加强层,主体274.90m,,,墙、柱、梁截面尺寸,标准层结构平面图,基底剪力比值（大震/小震）,大震峰值加速度为：195 cm/s²小震峰值加速度为： 28 cm/s²大震/小震 = 7.0,,,小结：1、大震弹塑性时程分析的层间位移角与小震、中震弹性层间位移角总体趋势一致，且均满足其相应的规范限值 2、七条地震波X方向层间位移角最大值为1/255,Y方向层间位移角最大值为1/171 ，低于1/100的规范限值。

X方向层间位移角比较,Y方向层间位移角比较,层间位移角对比（小震/中震/大震）,,,大震作用下核心筒剪力墙剪压比最大值 0.095 < 规范值 0.15,说明：图中所标数值为剪压比：,,大震底部剪力墙剪压比,输入地震加速度时程,30s以后能量最大,,,小结：1、开始阶段，弹性时程分析与弹塑性时程分析的基底剪力基本一致，曲线基本重合2、随着地震剪力增大，部分构件（主要为耗能构件）屈服，结构刚度退化，结构阻尼增大，周期变长，吸收地震剪力减小，弹塑性时程分析的基底剪力逐渐小于弹性时程3、随着时间进行，两者基底剪力时程曲线差异越来越大基底剪力时程（弹性/弹塑性）,30s以后进入塑性,,,小结：1、在开始段，弹性与弹塑性时程分析的顶点位移基本一致，曲线基本重合2、第35s后，结构损伤，耗能构件屈服，结构刚度退化，周期变长，弹塑性位移变小3、总的损伤程度为“中度”，符合上述“耗能分析”结果顶点位移时程（弹性/弹塑性）,30s以后进入塑性,,,结构弹塑性耗能分析,结构的不同类型累积耗能以动能（蓝）和应变能（青）最大，其次为振型阻尼耗能（橙），再次为塑性耗能（红），所占比例为15%左右，整体处于较弱非线性状态，与结构质量（黄）和刚度（绿）相关的粘滞阻尼耗能最小。

在重力工况下，结构从0s时程开始，动能和应变能（可恢复）随着地震波幅值的变化而变化，直到时程结束时恢复到初始状态；而塑性耗能（不可恢复的应变能）在5s 处开始，随着时间不断增加，振型阻尼耗能和粘滞阻尼耗能也随着时间而不断累积增加，在时程末端达到最大值 应变能（主要来自钢管砼柱、剪力墙纤维）保持渐变，说明柱、墙基本保持抗弯不屈服状态；塑性耗能（主要是连梁和钢梁的弯曲应变）所占比例不大 大震弹塑性时程分析得到的结构不同类型能量时程曲线和累积耗能分布，符合地震作用下结构整体耗能的客观规律另外，结构在罕遇地震作用下塑性耗能水平处于较低状态，从能量耗散角度可以认为，结构为“中度损坏”不同类型能量时程曲线和累积耗能分布,合肥恒大广场塔楼,美国TT，上海华东设计总院建研科技股份有限公司（Abaqus） 2017/7/21,整体模型 = 巨型框架+核心筒+伸臂桁架,外围16根巨柱7道环带桁架（7区）3道伸臂桁架底部L1~L14：钢板剪力墙井字墙L1~L70：型钢暗柱,,,结构体系,H 518m，F109,中高区平、剖面,,,,,,T1=8.96s,T2=8.77s,T3=5.37s,T4=3.10s,T5=3.01s,T6=2.39s,计算结构周期,反应谱弹性层间位移角分布图,,,(1)输入地震波-七组,,,,,,,,,反应谱-5组天然波,,,,,,,反应谱-2组人工波,,,,(2)检验-底部总剪力(时程法/CQC),单条主向：最小、最大比值为78.8%、128.0%，满足[65%-135%]要求。

多条平均：X、Y主向分别为107.5%、105.3%，满足>80%要求3）楼层剪力和弯矩分布,,,,,X为输入主方向,Y为输入主方向,,,（4）层位移和位移角,,,,,,,,,,,（5）顶点最大位移和层剪位移角,,,,,,X：最大位移 1968mm，最大层间位移角1/76，平均1/134（f-89）Y：最大位移 1953mm，最大层间位移角1/62，平均1/121（f-89）,,,,,(6)选一组输入地震波(L505-507),对应的反应谱-高振型显著 0.2, 1.0, 2.0s,计算振型数要足够多,,,（7）角点位移（L505-506）,,,,,,,,另一问题：四个角点位移不一样，取平均？,结构损伤-L505-506,,,,（1）筒体墙肢受压,,,,,墙肢受压损伤因子分布图,,,,6区收进,4区收进,6区收进,,,筒体墙肢受压对比（L031）,,,,,墙肢受压损伤因子分布图,,,（2-1）剪力墙受拉（X）,,,,,,墙肢受拉损伤因子分布图（X主向）,X1轴,X2轴,X3轴,X4轴,Y1轴,Y2轴,Y3轴,Y4轴,,,（2-2）剪力墙受拉（Y）,,,,,,,墙肢受拉损伤因子分布图（Y主向）,X1轴,X2轴,X3轴,X4轴,Y1轴,Y2轴,Y3轴,Y4轴,,,（2-3）剪力墙内型钢塑性损伤情况,,,,,,,底部剪力墙钢板（682μέ）,剪力墙暗柱型钢（弹性）,,,（3）外框架柱,,,,,,,钢筋（387μέ）,型钢（弹性）,,,（4）其它关键构件,,,,,,,核心筒间支撑（1179μέ）,伸臂桁架（弹性）,环带支撑（弹性）,,,（5）楼面钢梁,,,,,,,楼面钢梁（弹性）,大震弹性与弹塑性对比,,,,,,,,,,基底剪力：弹塑性/弹性 = 70%~82%,,,,,,,,,,,,,顶点位移：弹塑性/弹性 = 86%~87%,,,,,,,,,,,,,层间位移角：弹塑性/弹性 = 106~121%,,,,,,,,,,,,,层间位移角分布（弹塑性/弹性）,X：1/173（第89层）Y：1/149（第89层）,顶点位移时程曲线（弹塑性/弹性）,结 束,,。