彈塑性分析沒那么復(fù)雜

2017-03-19  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

“三水準(zhǔn)抗震設(shè)防,兩階段抗震設(shè)計(jì)”是我國(guó)現(xiàn)階段的基本抗震設(shè)計(jì)思想。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性階段變形驗(yàn)算即與“大震不倒”的第三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)相對(duì)應(yīng)。相比于彈性分析,彈塑性分析經(jīng)常讓工程師摸不著頭腦。其實(shí)不然,掌握了幾個(gè)概念后,彈塑性分析也就沒那么復(fù)雜了。

彈性與彈塑性

彈塑性分析與彈性分析的區(qū)別主要在三個(gè)方面:計(jì)算模型、材料本構(gòu)、計(jì)算方式。

彈塑性計(jì)算模型
彈塑性分析計(jì)算模型采用鋼筋(型鋼)+混凝土的組合模型,考慮鋼筋與混凝土材料的共同作用對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。材料本構(gòu)關(guān)系為非線性本構(gòu),不僅考慮材料的彈性模量,還考慮材料的屈服、強(qiáng)化、損傷、破壞等特性。彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析采用顯示或隱式積分方式計(jì)算。

彈塑性分析模型

單元損傷模型

地震加載條件
彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析采用地震波加載,一般超限審查中采用雙向或三向地震波加載,主方向地震波峰值一般根據(jù)《高規(guī)》表4.3.5設(shè)定,主方向?yàn)樗椒较虻墓r三個(gè)方向地震動(dòng)比值一般為1:0.85:0.65(一般以X或Y向?yàn)橹鞣较?特殊情況下還需增加斜交方向工況)。對(duì)于特殊結(jié)構(gòu)還需進(jìn)行豎向地震為主工況分析,三向比例一般為0.4:0.4:1。

SAUSAGE軟件中地震參數(shù)設(shè)置

彈塑性分析軟件
目前常用的彈塑性分析軟件主要有:ABAQUS、Perform-3D、SAUSAGE、ETABS、Midas、EPDA、GSNAP等。各種軟件分析模型及分析方法均有所差別,如下表:

分析結(jié)果評(píng)價(jià)
彈塑性分析結(jié)果主要包括結(jié)構(gòu)整體性能和構(gòu)件性能兩部分。結(jié)構(gòu)整體性能包括結(jié)構(gòu)彈塑性耗能機(jī)制、層間位移角、頂點(diǎn)位移時(shí)程、結(jié)構(gòu)層剪力、基底剪力時(shí)程等。結(jié)構(gòu)最大層間位移角一般需滿足《抗規(guī)》表5.5.5的規(guī)定,結(jié)構(gòu)彈塑性基底剪力一般為小震計(jì)算結(jié)果的3~6倍。

構(gòu)件性能

構(gòu)件性能主要包括結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件混凝土損傷情況、鋼筋和鋼材塑性應(yīng)變情況以及特殊構(gòu)件變形情況等。以此判斷結(jié)構(gòu)是否滿足結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)要求。構(gòu)件的損壞主要以混凝土的受壓、受拉損傷因子及鋼材(鋼筋)的塑性應(yīng)變程度作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),并與《高規(guī)》表3.11.2中構(gòu)件的損壞程度對(duì)應(yīng)。

結(jié)構(gòu)損傷(SAUSAGE案例)

損傷性能級(jí)別

結(jié)語
總的來說,在理論上,彈塑性分析復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈性分析。但隨著軟件技術(shù)的進(jìn)步以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,彈塑性分析的應(yīng)用技術(shù)壁壘已經(jīng)大大縮小,使用也更加便捷快速,結(jié)構(gòu)工程師在一定的理論基礎(chǔ)上,選用合適的分析軟件,彈塑性分析也沒有那么復(fù)雜!

SAUSAGE

功能優(yōu)勢(shì)

PKPM-SAUSAGE軟件是國(guó)內(nèi)少數(shù)在建筑結(jié)構(gòu)非線性計(jì)算方法先進(jìn)性方面可以與國(guó)際權(quán)威非線性軟件ABAQUS比肩的軟件;并且通過實(shí)現(xiàn)基于GPU顯卡的最新并行計(jì)算技術(shù),在計(jì)算效率方面擁有一定的國(guó)際領(lǐng)先優(yōu)勢(shì);在軟件的易用性方面更符合我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的專業(yè)深度要求,顯著提高了復(fù)雜工程設(shè)計(jì)效率。

轉(zhuǎn)載自:技術(shù)鄰CAE學(xué)院,微信號(hào): jishulink123

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