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ABAQUS广州天建花园罕遇地震弹塑性时程分析报告

广州天建花园 A-1～A-3 栋罕遇地震弹塑性时程分析报告
广州容柏生建筑工程设计事务所广州数力工程顾问有限公司 2006.8
计算：廖
耘
校对：陈晓航审核：李志山审定：李盛勇
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目
录
第一部分工程介绍及计算原理.....................................................................................................3 1 工程概况...............................................................................................................................3 1.1 工程介绍....................................................................................................................3 1.2 结构特点....................................................................................................................3 1.3 进行罕遇地震弹塑性时程分析的目的 ....................................................................3 2 分析方法、分析软件、分析步骤及模型数据来源 ............................................................4 2.1 分析方法....................................................................................................................4 2.2 分析软件....................................................................................................................4 2.3 分析步骤....................................................................................................................4 2.4 模型数据来源............................................................................................................6 3 非线性地震反应分析模型...................................................................................................8 3.1 材料模型....................................................................................................................8 3.2 构件模型.................................................................................................................11 4 结构抗震性能评价方法.....................................................................................................13 4.1 结构的总体变形......................................................................................................13 4.2 构件性能评估..........................................................................................................13 第二部分弹塑性分析结果...........................................................................................................14 1 A-1 栋计算结果 ...............................................................................................................15 1.1 A-1 栋整体计算结果及抗震性能评价.................................................................15 1.2 A-1 栋详细计算结果及抗震性能评价.................................................................19 2 A-2 栋计算结果 ...............................................................................................................29 2.1 A-2 栋整体计算结果及抗震性能评价.................................................................29 2.2 3 A-2 栋详细计算结果及抗震性能评价................................................................33
A-3 栋计算结果 ...............................................................................................................44 3.1 A-3 栋整体计算结果及抗震性能评价.................................................................44 3.2 A-3 栋详细计算结果及抗震性能评价................................................................48
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第一部分工程介绍及计算原理
1 工程概况
1.1 工程介绍
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。
1.2 结构特点
1) 高度超过B类建筑高度规定，A-1，A-2，A-3栋高度分别为158.3，158.3和 135.7m； 2) 3) 结构高宽比较大，A-1，A-2，A-3栋塔楼高宽比分别为7.75，5.65，6.29；竖向构件不连续，A-1，A-2，A-3栋分别在3层，3层和2层设有转换层；
1.3 进行罕遇地震弹塑性时程分析的目的
按照“抗规”5.5.2第2条规定，7度区高度超过100m，且竖向不规则的结构宜进行弹塑性变形验算。故对上述3栋建筑在初设阶段进行弹塑性时程分析计算，以达到如下目的： 1) 评价3栋建筑在罕遇地震下的弹塑性行为，根据主要构件的塑性损伤情况和整体变形情况，确认结构是否满足“大震不倒”的设防水准要求； 2) 研究高度超限对结构抗震性能的影响，包括罕遇地震下的最大顶点位移，最大层间位移，最大扭转位移比以及最大基底剪力； 3) 研究转换层构件的塑性变形程度和破坏情况，包括转换梁刚度退化，钢筋塑性变形程度，以及转换梁最大剪力； 4) 根据以上分析结果，针对结构薄弱部位和薄弱构件提出相应的加强措施，以指导施工图设计。 A-4栋高度和体型界于A-1栋和A-3栋之间，地震反应可由A-1栋和A-3栋地震反应推断，鉴于时间关系，暂不对A-4栋进行弹塑性时程分析。
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2 分析方法、分析软件、分析步骤及模型数据来源
2.1 分析方法
采用动力弹塑性时程分析方法。该方法未作任何理论的简化，直接模拟结构在地震力作用下的非线性反应，是目前结构非线性地震反应分析领域最完善的方法。 ? 几何非线性：结构的动力平衡方程建立在结构变形后的几何状态上， “P-?” 效应，非线性屈曲效应，大变形效应等都被精确考虑。 ? 材料非线性：直接在材料应力-应变本构关系的水平上模拟。 ? 动力方程积分方法：显式积分，可以准确模拟结构的破坏情况直至倒塌形态。 ? 刚性楼板：在弹塑性分析中仍然考虑刚性楼板的约束作用。 ? 地下室：由于本工程尚处于超限报告和初步设计阶段，地下室设计数据不祥，故各栋均暂计算至首层，不考虑地下室部分。
2.2 分析软件
弹塑性时程分析采用大型通用有限元软件软件 ABAQUS6.5，该软件被工业界和学术研究界广泛应用，是非线性分析领域的顶级软件。对模型的前处理和准备工作由广州数力工程顾问有限公司开发的接口程序 BEPTA 完成。
2.3 分析步骤 2.3.1 施工摸拟加载
通过单元的“生”与“死”来实现施工阶段的结构受力模拟。第一步先建立整个模型，然后将第一阶段施工以外的构件“杀死” ，求得第一阶段结构的应力状态。依此步骤，再逐步添加各施工阶段的构件，从而求得结构在施工完成后的应力状态。施工过程分析是一个高度非线性求解过程，从加载之初就已考虑结构的材料非线性和几何非线性效应，并贯穿至分析的全过程。本工程各栋考虑的施工模拟过程均为按楼层逐层加载激活，如图2.3.1所示。
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图2.3.1 结构逐层施工模拟加载示意图
2.3.2 地震加载
按照抗震规范要求，罕遇地震弹塑性时程分析所选用的单条地震波需满足以下频谱特性：特征周期与场地特征周期接近；最大峰值符合规范要求（7 度为 220Gal）；持续时间为结构第一周期的 5～10 倍；时程波对应的加速度反应谱在结构各周期点上与规范反应谱相差不超过 20％。上述要求中，最后一条最难满足。也即若结构第一周期为 4s，则采用符合要求的地震波去激励一个周期 4s 的单自由度体系时，其加速度应与规范反应谱周期 4s 时的加速度吻合。一般来讲，结构周期越长，天然波或人工波的频谱特性便越难满足，如图 2.3.2 所示的 TAFT 波，其在周期小于 2s 时响应与规范反应谱接近，其后便小于规范要求。经对比计算， “安评报告”中所提供的 3 组超越概率为 2％的罕遇地震波均不满足频谱特性要求，其在周期 4s 时的加速度值不到规范要求的 1/3，代入模型试算后其地震响应及剪重比等数据均偏小。故我们另选取了一组 II 类场地土上的地震波 ALL 作为分析用波，ALL 波加速度反应谱与规范反应谱对比见图 2.3.3。按照抗震规范要求，我们对各栋结构均采用了双向地震波输入，其中主方向地震波为 ALLs，次方向地震波为 ALLw，两方向地震波峰值加速度比为 1:0.85。考虑到各栋第一周期均为 4 秒左右，故地震波持续时间取 20 秒，峰值加速度取 220Gal。大量的弹塑性时程分析结果表明，满足“大震不倒”且其塑性变形基本满足抗震性能目标的建筑结构，在符合规范所要求频谱特性的多条地震波作用下，其重要构件在整个地震反应过程中的包络值是接近的。因此在初步设计阶段，鉴于时间关系，我们暂采用 ALL 这一组地震波进行弹塑性时程分析。
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600
180 130 80 30 -20 -70 -120 -170 -220 0 5 10 15 20 25 30
500 400 300 200 100 0 0.00 规范应谱反 Taft波加度谱速
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
图 2.3.2
TAFT 地震波加速度反应谱与规范反应谱比较
600 500 400 300 规范反应谱 ALLs波加速度谱
ALLs波
180 130 80 30 -20 -70 -120 -170 -220 0 1 2 3 4 5 6
200 100 0 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
ALLw波
600 500 400 300 规范反应谱 ALLw波加速度谱
180 130 80 30 -20 -70 -120 -170 -220 0 1 2 3 4 5 6
200 100 0 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
图 2.3.3 ALL 地震波加速度反应谱与规范反应谱比较
2.4 模型数据来源
对混凝土结构进行动力弹塑性时程分析，能否较为准确地考虑配筋对构件承载力和刚度的贡献是分析正确与否的前提条件。由后文阐述可以看到，ABAQUS 软件可以精确地考虑钢筋对混凝土梁，柱及剪力墙构件的影响，只要配筋参数输入正确，就可以准确地反映钢筋混凝土构件的弹塑性行为。考虑到本工程尚处于初步设计阶段，不可能有实际的配筋数据提供，因此，弹塑性分析中的配筋数据均来自 SATWE 软件的计算结果及规范构造要求。也就是说，现有 ABAQUS 弹塑性模型的配筋参数与实际配筋已较为接近，其分析结果是接近真实的。框架梁，柱配筋均根据 SATWE 计算配筋，由 BEPTA 自动导入 ABAQUS 单元；剪力墙约束边缘构件和构造边缘构件配筋根据 SATWE 的边缘构件计算结果（图
2.4.1），由 BEPTA 自动导入 ABAQUS；
剪力墙水平分布筋和竖向分布筋在 SATWE 中仅给出了部分计算结果，因此我们根据规范构造要求和 SATWE 计算结果，编制了剪力墙分布筋配筋表（表 2.4.1），由 BEPTA
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自动导入 ABAQUS 剪力墙单元中；超限报告和初步设计中所涉及的钢骨梁柱，剪力墙暗撑，芯柱等加强措施由于尚无具体的截面尺寸和配筋数据，故在本次弹塑性分析中暂不考虑，但弹塑性分析中所提取的构件内力值和结构反应情况将在施工图阶段对上述加强措施的实施位置、加强程度等起到重要的指导作用。表 2.4.1 典型剪力墙分布筋配筋表
位置普通底部加强区普通底部加强区普通底部加强区普通底部加强区普通底部加强区普通底部加强区墙厚 200 200 250 250 300 300 350 350 400 400 450 450 钢筋层数 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 竖向筋间距 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 竖向筋直径 12 12 12 12 12 12 12 12 12 14 12 12 水平筋间距 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 水平筋直径 12 12 12 12 12 12 12 12 12 14 12 12
图 2.4.1 SATWE 标准层剪力墙边缘构件配筋示意图
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3 非线性地震反应分析模型
在本工程的非线性地震反应分析模型中, 所有对结构刚度有贡献的结构构件均按实际情况模拟。该非线性地震反应分析模型可划分三个层次: (1)材料模型；(2)构件模型；(3) 整体模型。材料的本构特性加构件的截面几何参数得到构件模型，构件模型通过节点的几何连接形成了整体模型。
3.1 材料模型
本工程采用两类基本材料, 即钢材和混凝土。由于地震作用是循环作用, 所以应采用能精确模拟循环特点的本构模型。
3.1.1 钢材模型
采用双线性动力硬化模型。如下图, 包辛格效应以被考虑，在循环过程中，无刚度退化。
σ
ε
图3.1.1 钢材的动力硬化模型设定钢材的强屈比为1.2，极限应力所对应的应变为0.025。
3.1.2 混凝土材料模型
采用弹塑性损伤模型, 可考虑材料拉压强度的差异,刚度强度的退化和拉压循环的刚度恢复。
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混凝土材料轴心抗压和轴心抗拉强度标准值按《钢筋混凝土设计规范》附录C表4.1.3 采用。混凝土材料进入塑性状态伴随着刚度的降低, 其刚度损伤分别由受拉损伤参数dt和受压损伤参数dc来表达, 如下图示dt和dc由混凝土材料进入塑性状态的程度决定, 其数值参照混凝土材料单轴拉压的滞回曲线给出。
SDV1 = (1 ? dt ) E0 , 混凝土受拉损伤后的抗拉刚度
SDV2
SDV2为混凝土受拉损伤后的抗拉强度
图3.1.2 混凝土受压应力-应变曲线及损伤示意图
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SDV3 = (1 ? dc ) E0 , 混凝土受压损伤后的抗压刚度 SDV4为混凝土受压损伤后的抗压强度
SDV4
图3.1.3 混凝土受压应力-应变曲线及损伤示意图当荷载从受拉变为受压时, 混凝土材料的裂缝闭合, 抗压刚度恢复至原有的抗压刚度; 当荷载从受压变为受拉时, 混凝土材料的抗拉刚度不恢复, 如图3.1.4所示。
图3.1.4 混凝土拉压刚度恢复示意图
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3.2 构件模型 3.2.1 一维弹塑性模型(钢梁柱及组合柱)
应用平截面假定，设其截面为矩形，离散一维单元的截面，如下图所示：纤维束 i，Ai
vi
弯曲应变 ε 拉伸应变 ε0
hi
质心
κ
K1
K2
图3.2.1 离散的一维单元截面图纤维约束可以是钢材或混凝土材料，如为钢筋混凝土梁，则有钢筋和混凝土两种材料。根据已知 k1,2 和 ε 0 ，可以得到纤维束 i 的应变为：
ε i＝κ1 × hi + ε 0 + κ 2 × vi
其截面弯距 M 和轴力 N 为：
N = ∑ Ai × f (ε i )
i =1
n
M = ∑ Ai × hi × f (ε i )
i =1
n
其中 f (ε i ) 即由前面描述的材料本构关系得到。应该指出，进入塑性状态后，梁单元的轴力作用，轴向伸缩亦相当明显，不容忽略。所以，梁单元和柱单元均应考虑其弯曲和轴力
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的耦合效应。由于采用塑性区纤维模型, 杆件刚度由截面内和长度方向动态积分得到, 其双向弯压和弯拉的滞徊性能由材料的滞徊性来精确表现如下图，同一截面的纤维逐渐进入塑性，而在长度方向亦是逐渐进入塑性。塑性区塑性区
长度方向塑性区图3.2.2 一维单元的塑性区发展示意图
截面塑性区
3.2.2 一维弹塑性单元模式
该单元具有如下特点： 1) 2) 3) 4) Timoshenko梁, 梁有剪切变形刚度；转角和位移分别插值,是 C0 单元，容易和相应的 C0 单元连接；二次插值函数,长度方向有两个高斯积分点,精度高；采用GREEN 应变计算公式, 能正确计算梁在大转动,大应变和大位移的应变。
3.2.3 二维弹塑性模型(剪力墙和楼板)
剪力墙和楼板由壳元直接模拟。ABAQUS中该单元具有如下特点： 1) 2) 可采用弹塑性损伤模型本构关系；可考虑多层分布钢筋
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3)
转角和位移分别插值，是 C0 单元，与梁单元的连接容易；可模拟大变形、大
应变的特点，适合模拟剪力墙在大震作用下进入塑性的状态。为提高剪力墙在地震作用下的延性，通常在剪力墙的端部设置暗梁柱，甚至设置内斜撑。暗梁柱及暗撑由一维单元模拟，该单元是一个二节点的线性插值单元，正好和剪力墙单元的节点耦合，如图3.2.3所示。
暗柱
暗撑
剪力墙单元
图3.2.3
二维弹塑性单元
4 结构抗震性能评价方法
4.1 结构的总体变形
能够完成整个弹塑性时程分析过程而不发散；结构的最终状态仍然竖立不倒；结构的有害层间位移角包络值小于规范限值。
4.2 构件性能评估
剪力墙构件：主要竖向承重剪力墙肢其抗压塑性损伤不应超过 0.8（塑性损伤为 1 表示完全损伤）,剪力墙约束边缘构件塑性变形小于 0.025；梁柱单元：混凝土不出现长区段的抗压弹性模量退化，钢筋的塑性变形小于 0.025。
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第二部分弹塑性分析结果
经过弹塑性时程分析，我们得到每一结构单元在每一时刻的的应力、应变、位移及内力数据。下表为整个地震反应过程的主要宏观指标。表1 整体计算结果汇总
A-1 栋双向地震波主方向 ETABS 计算前 3 周期 ABAQUS 计算前 3 周期 ETABS 计算结构总质量(t) ABAQUS 计算结构总质量(t) X 向最大基底剪力(kN) X 向最大剪重比 Y 向最大基底剪力(kN) Y 向最大剪重比 X 向最大顶点位移(m) Y 向最大顶点位移(m) X 向最大层间位移角(层号) Y 向最大层间位移角(层号) X 向最大扭转位移比(层号) Y 向最大扭转位移比(层号) 转换梁混凝土最大抗压弹性模量退化转换梁钢筋最大塑性应变转换层及其上层剪力墙最大抗压塑性损伤转换层及其上层剪力墙暗柱钢筋最大塑性应变 X向 Y向 X向 A-2 栋 Y向 X向 A-3 栋 Y向
4.17, 4.02, 2.59 4.28, 3.69, 2.58 47924 47502 25200 5.3% 42500 8.9% 0.64 0.91 1/156(27) 1/121(39) 1.69(34) 3.61(14) 40% 0.0013 0.91 0.016 30800 6.4% 39500 8.3% 0.95 0.97 1/123(16) 1/113(39) 1.731(47) 2.874(7) 75% 0.0073 0.91 0.004
4.89, 4.25, 3.44 5.40, 4.80, 4.34 56861 56472 37800 6.7% 35800 6.3% 0.94 0.84 1/111(31) 1/107(34) 3.139(43) 3.67(46) 75% 0.0059 0.91 0.0027 44300 7.8% 24300 4.3% 0.96 0.95 1/120(17) 1/90(27) 2.51(43) 3.07(44) 80% 0.0078 0.91 0.0078
4.30, 3.71, 3.44 5.21, 3.67, 3.47 40832 41048 17600 4.2% 41800 10.1% 0.81 0.73 1/107(18) 1/123(39) 2.095(41) 4.046(41) 0% 0.0001 0.91 0.014 25800 6.3% 41200 10.1% 0.82 0.54 1/109(9) 1/151(39) 1.69(39) 3.01(38) 0% 0.0002 0.91 0.019
注：1. 未注明的数值均为 ABAQUS 计算结果； 2. ETABS 和 ABAQUS 计算周期均不考虑地下室及不考虑梁刚度放大系数结果，和超限报告中 SATWE 计算结果有差异； 3. ETABS 和 ABAQUS 计算结构总质量均不包括地下室部分，和超限报告中 SATWE 计算结果有差异。 4. “抗规”5.5.5 条条文说明中已说明，层间位移角限值 1/120 的规定是针对带边框低矮抗震墙试验得出，有害位移角占主要成分，并未考虑整体弯曲效应。对超高层建筑，需结合剪力墙的损伤破坏情况来判定层间位移角中有害位移角的比例，如有害位移角比重过大，则该层剪力墙必然有明显的塑性损伤，反之位移角限值则可放宽，后文将根据剪力墙损伤情况予以详细说明。
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1
1.1
A-1 栋计算结果
A-1 栋整体计算结果及抗震性能评价
图 1.1.1 A-1 栋转换层结构平面图（深色为上部剪力墙）
X向基底剪力时程
3.00E+04 2.00E+04 1.00E+04 0.00E+00
5.00E+04 4.00E+04 3.00E+04 2.00E+04 1.00E+04 0.00E+00
Y向基底剪力时程
0.00
-1.00E+04 -2.00E+04 剪力(kN) -3.00E+04
5.00
10.00
15.00
20.00
0.00 -1.00E+04
-2.00E+04 -3.00E+04 剪力(kN) -4.00E+04 -5.00E+04
5.00
10.00
15.00
20.00
时间(s)
时间(s)
图 1.1.2 地震波主方向为 X 向时基底剪力时程(kN)
X向基底剪力时程
3.00E+04 2.00E+04 1.00E+04 0.00E+00 5.00E+04 4.00E+04 3.00E+04 2.00E+04 1.00E+04
Y向基底剪力时程
0.00
-1.00E+04 -2.00E+04
5.00
10.00
15.00
20.00
0.00E+00 -1.00E+04 -2.00E+04 剪力(kN)
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-4.00E+04
剪力(kN)
-3.00E+04
-3.00E+04 -4.00E+04 时间(s)
时间(s)
图 1.1.3 地震波主方向为 Y 向时基底剪力时程(kN)
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180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 X向 Y向
180.00 X向 Y向
160.00
140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00 0.00 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000
0.00 0.000
0.500
1.000
1.500
a) 地震波主方向为 X 向
b) 地震波主方向为 Y 向
图 1.1.4 最大层位移曲线
180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 X向 Y向 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 X向 Y向
a) 地震波主方向为 X 向
b) 地震波主方向为 Y 向
图 1.1.5 最大层间位移角曲线
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180 X向 160 Y向
180 X向 160 Y向
140
140
120
120
100
100
80
80
60
60
40
40
20
20
0 0 1 2 3 4
0 0 1 2 3 4
a) 地震波主方向为 X 向
b) 地震波主方向为 Y 向
图 1.1.6 最大层间扭转位移比曲线总体抗震性能评价：
1）A-1 栋在完成 20 秒动力弹塑性分析后，最大顶点位移约为 1/163，在考虑重力二阶效应
和大变形的情况下，结构最终仍保持直立（图 1.1.7 和图 1.1.8），满足“大震不倒”的设防要求。主要承重墙肢均未出现大面积塑性损伤，剪力墙约束边缘构件和框架梁柱钢筋塑性变形均小于 0.025，混凝土梁柱均未出现大范围刚度退化，满足前述构件性能评估指标；，而在其他区域，尤其是结构 2）剪力墙损伤主要发生在转换层楼面上下（后文有详细论述）中上部损伤轻微。结构 Y 向最大层间位移角为 1/113，略超过规范限值 1/120。但该位移角出现在结构上部，由后文墙肢破坏图可见剪力墙在这些楼层并无塑性损伤，因此可以判断该位移角大部分由整体弯曲引起；
3）由楼层位移曲线包络可以看到，各层最大位移由下而上均匀增长，没有局部突变；
，需对其做适 4) 转换层上层个别剪力墙边缘构件钢筋塑性应变达到 0.016（极限值为 0.025）当增强，提高配筋率。其余大部分边缘构件钢筋塑性应变均小于 0.01。
5) 该结构 Y 向迎风面较大，在弹性分析时 Y 向风荷载下位移是地震荷载下位移的两倍。因
此相对于地震荷载而言，结构 Y 向刚度远大于 X 向，其剪重比及其他地震反应也更大。同时，Y 向在弹性计算时为风荷载控制也使得结构的抗震承载力有较大富余，虽然结构在 Y 向的高宽比达到 7.75，倾覆弯矩较大，但仍能通过罕遇地震弹塑性分析。
6）该结构为提高抗扭能力，抵抗风荷载，在周边设置了多道高度 1m 以上的连梁（采用墙
单元模拟）。由后文分析可以看到，连梁的耗能作用明显，很好地保护了与其相连的剪力墙。
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图 1.1.7 地震主方向为 X 向时 A-1 栋剪力墙最终塑性损伤图（位移放大 20 倍）
图 1.1.8 地震主方向为 Y 向时 A-1 栋剪力墙最终塑性损伤图（位移放大 20 倍）
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1.2
A-1 栋详细计算结果及抗震性能评价
1.2.1 转换层上下构件塑性变形及内力
图 1.2.1 地震波主方向为 X 向时转换梁混凝土抗压弹性模量退化（最大退化 40％）
图 1.2.2 地震波主方向为 Y 向时转换梁混凝土抗压弹性模量退化（最大退化 75％）性能评价：仅有 4A1 轴的转换出现了小范围的塑性退化，施工图设计中将采取增大配筋的方法予以加强。
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图 1.2.3 地震波主方向为 X 向时转换梁钢筋最大塑性应变（最大塑性应变 0.0059）
图 1.2.4 地震波主方向为 Y 向时转换梁钢筋最大塑性应变（最大塑性应变 0.0073）性能评价：转换梁钢筋塑性应变远小于极限值 0.025，这与设计时将转换梁配筋率增大到 1.5％，承载力储备充足有很大关系。
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地震响应的反应谱法与时程分析比较 (1)

发电厂房墙体地震响应的反应谱法与时程分析比较 1问题描述发电厂房墙体的基本模型如图1所示：图1 发电厂墙体几何模型基本要求：依据class 9_10.pdf的最后一页的作业建立ansys模型,考虑两个水平向地震波的共同作用(地震载荷按RG1.60标准谱缩放,谱值如下)，主要计算底部跨中单宽上的剪力与弯矩最大值,及顶部水平位移。要求详细的ansys反应谱法命令流与手算验证过程。以时程法结果进行比较。分析不同阻尼值(0.02,0.05,0.10)的影响。 RG1.60标准谱 (1g=9.81m/s2) (设计地震动值为0.1g) 频率谱值(g) 33 0.1 9 0.261 2.5 0.313 0.25 0.047 与RG1.60标准谱对应的两条人工波见文件rg160x.txt与rg160y.txt 2数值分析框图思路与理论简介 2.1理论简介该问题主要牵涉到结构动力分析当中的时程分析和谱分析。时程分析是用于确定承受任意随时间变化荷载的结构动力响应的一种方法。谱分析是模态分析的扩展，是用模态分析结果与已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。 2.2 分析框架：时程分析：在X和Z两个水平方向地震波作用下，提取底部跨中单宽上的剪力、弯矩值和顶部水平位移，并求出最大响应。谱分析：先做模态分析，再求谱解，由于X和Z两个方向的单点谱激励，因此需进行两次谱分析，分别记入不同的工况最后组合进行后处理得出结够顶部水平位移、底部单宽上剪力和弯矩的最大响应。 3有限元模型与荷载说明 3.1 有限元模型考虑结构的几何特性建立有限元模型，首先建立平面几何模型，并将模型进行合理的切割，采用plane42单元，使用映射划分网格的方法生产平面单元（XOY平面）。然后，采用solid45

地震反应谱分析实例

结构地震反应谱分析实例在多位朋友的大力帮助下，经过半个多月的努力，鄙人终于对结构地震反应谱分析有了一定的了解，现将其求解步骤整理出来，以便各位参阅，同时，尚有一些问题，欢迎各位讨论！为叙述方便，举一简单实例：在侧水压与顶部集中力作用下的柱子的地震反应谱分析，谱值为加速度反应谱，考虑X与Y向地震效应作用。已知地震影响系数a与周期T的关系： a(T)= 0.4853*(0.4444+2.2222*T) 0

!进行模态求解 ANTYPE,MODAL MODOPT,LANB,30 SOLVE FINISH !进行谱分析 /SOLU ANTYPE,SPECTR SPOPT,SPRS,30,YES SVTYP,2 !加速度反应谱 SED,1,1 !X与Y向 FREQ,0.2500,0.2632,0.2778,0.2941,0.3125,0.3333,0.3571,0.3846,0.4167 FREQ,0.4545,0.5000,0.5556,0.6250,0.7143,0.8333,1.1111,2.0000,10.0000 FREQ,25.0000,1000.0000 SV,0.05,0.0797,0.0861,0.0934,0.1018,0.1114,0.1228,0.1362,0.1522,0.1716 SV,0.05,0.1955,0.2255,0.2642,0.3152,0.3851,0.4853,0.4853,0.4853,0.4853 SV,0.05,0.2588,0.2167 SOLVE FINISH !进行模态求解(模态扩展) /SOLU ANTYPE,MODAL EXPASS,ON MXPAND,30,,,YES,0.005 SOLVE FINISH !进行谱分析(合并模态) /SOLU ANTYPE,SPECTR SRSS,0.15,disp SOLVE FINISH /POST1 SET,LIST !结果1 /INP,,mcom

ANSYS地震反应谱SRSS分析共24页

ANSYS地震反应谱SRSS分析我在ANSYS中作地震分解反应谱分析，一次X方向，一次Y 方向，他们要求是独立互不干扰的，可是采用直进行一次模态分析的话，他生成的*.mcom文件好像是包含了前面的计算结果，命令流如下： !进入PREP7并建模 /PREP7 B=15 !基本尺寸 A1=1000 !第一个面积 A2=1000 !第二个面积 A3=1000 !第三个面积 ET,1,beam4 !二维杆单元 R,1,0.25,0.0052,0.0052,0.5,0.5 !以参数形式的实参 MP,EX,1,2.0E11 !杨氏模量 mp,PRXY,1,,0.3 mp,dens,1,7.8e3 N,1,-B,0,0 !定义结点 N,2,0,0,0 N,3,-B,0,b

N,4,0,0,b N,5,-B,0,2*b N,6,0,0,2*b N,7,-B,0,3*b N,8,0,0,3*b E,1,3 !定义单元 E,2,4 E,3,5 E,4,6 E,3,4 E,5,6 e,5,7 e,6,8 e,7,8 D,1,ALL,0,,2 FINISH ! !进入求解器，定义载荷和求解 /SOLU D,1,ALL,0,,2 !结点UX=UY=0

sfbeam,1,1,PRES,100000, sfbeam,3,1,PRES,100000, sfbeam,7,1,PRES,100000, SOLVE FINISH allsel NMODE=10 /SOL !* ANTYPE,2 !* MSAVE,0 !* MODOPT,LANB,NMODE EQSLV,SPAR MXPAND,NMODE , , ,1 LUMPM,0 PSTRES,0 !* MODOPT,LANB,NMODE ,0,0, ,OFF

反应谱与时程理论对比

反应谱是在给定的地震加速度作用期间内，单质点体系的最大位移反应、速度反应和加速度反应随质点自振周期变化的曲线。用作计算在地震作用下结构的内力和变形。更直观的定义为：一组具有相同阻尼、不同自振周期的单质点体系，在某一地震动时程作用下的最大反应，为该地震动的反应谱。反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型和阻尼)所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。地震时结构所受的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为: FEK= αG 其中α为地震影响系数，即单质点弹性体系在地震时最大反应加速度。另一方面地震影响系数也可视为作用在质点上的地震作用与结构重力荷载代表值之比。目前，反应谱分析法比较成熟，一些主要国家的抗震规范均将它作为基本设计方法。不过，它主要适合用于规则结构。对于不规则结构以及高层建筑，各国规范多要求采用时程分析法进行补充计算。地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析，它首先使用动力法计算质点地震响应，并使用统计的方法形成反应谱曲线，然后使用静力法进行结构分析。但它并不是结构真实的动力响应分析，只是对于结构动力响应最大值进行估算的近似方法，在线弹性范围内，反应谱分析法被认为是高效而且合理的方法。反应谱分为加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱。基于不同周期结构相应峰值的大小，我们可以绘制结构速度及加速度的反应谱曲线。一般情况下，随着周期的延长，位移反应谱为上升曲线，速度反应谱为平直曲线，加速度反应谱为下降曲线，目前结构设计主要依据加速度反应谱。加速度反应谱在短周期部分为快速上升曲线，并且在结构周期与场地特征周期接近时出现峰值，后面更大范围为逐渐下降阶段。峰值出现的时间与对应的结构周期和场地特征周期有关。一般来说结构自振周期的延长，地震作用将减小。当结构自振周期接近场地特征周期时，地震作用最大。反应谱分析方法需要先求解一个方向地震作用响应，再基于三个正交方向的分量考虑结构总响应，即基于振型组合求解一个方向的地震响应，再基于方向组合求解结构总响应。振型组合方法有SRSS法，CQC法。 1.SRSS法 SRSS法是平方和平方根法，这种方法假定所有最大模态值在统计上都是相互独立的，通过求各参与阵型的平方和平方根来进行组合。该法不考虑各振型间的藕联作用，实际上结构模态都是相互关联的，不可避免的存在藕联效应，对那些相邻周期几乎相等的结构，或者不规则结构不适用此法。《抗规》GB50011-2010规定的SRSS法为如下所示：

ANSYS地震分析实例

ANSYS地震分析实例土木工程中除了常见的静力分析以外，动力分析，特别是结构在地震荷载作用下的受力分析，也是土木工程中经常碰到的题目。结构的地震分析根据现行抗震规范要求，一般分为以下两类：基于结构自振特性的地震反应谱分析和基于特定地震波的地震时程分析。本算例将以一个4质点的弹簧－质点体系来说明如何使用有限元软件进行地震分析。更复杂结构的分析其基本过程也与之类似。关键知识点： (a) 模态分析 (b) 谱分析 (c) 地震反应谱输进 (d) 地震时程输进 (e) 时程动力分析 (1) 在ANSYS窗口顶部静态菜单，进进Parameters菜单，选择Scalar Parameters选项，在输进窗口中填进DAMPRATIO=0.02，即所有振型的阻尼比为2% (2) ANSYS主菜单Preprocessor->Element type->Add/Edit/Delete，添加Beam 188单元 (3) 在Element Types窗口中，选择Beam 188单元，选择Options，进进Beam 188的选项窗口，将第7个和第8个选项，Stress/Strain (Sect Points) K7, Stress/Strain (Sect Nods) K8，从None 改为Max and Min Only。即要求Beam 188单元输出积分点和节点上的最大、最小应力和应变 (4) 在Element Types 窗口中，继续添加Mass 21集中质量单元 (5) 下面输进材料参数，进进ANSYS主菜单Preprocessor->Material Props-> Material Models菜单，在Material Model Number 1中添加Structural-> Linear-> Elastic->Isotropic 属性，输进材料的弹性模量EX和泊松比PRXY分别为210E9和0.3。 (6) 继续给Material Model Number 1添加Density属性，输进密度为7800。 (7) 继续给Material Model Number 1添加Damping属性，采用参数化建模，输进阻尼类型为Constant，数值为DAMPRATIO

三设计地震动反应谱确定的规范方法

三设计地震动反应谱确定的规范方法设计地震动是通过对地震环境和场地环境的分析判断和分类方法确定。工程勘察单位至少提供：设计基本地震加速度和设计特征周期场地环境：覆盖层厚度、剪切波速、土层钻孔资料 1.设计基本地震加速度和设计特征周期根据场地在中国地震动参数区划图上的位置判断确定。

土层剪切波速的测量应符合下列要求: 1 在场地初步勘察阶段对大面积的同一地质单元测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于3。 2 在场地详细勘察阶段对单幢建筑测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2 个数据变化较大时可适量增加对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少但每幢高层建筑下不得少于一个。 3 对丁类建筑及层数不超过10 层且高度不超过30m 的丙类建筑当无实测剪切波速时可根据岩土名称和性状按表 4.1.3 划分土的类型再利用当地经验在下表的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速.

建筑场地覆盖层厚度的确定应符合下列要求: 1 一般情况下应按地面至剪切波速大于500m/s 的土层顶面的距离确定（且其下卧层沿途的剪切波速均不小于500m/s）。 2 当地面5m 以下存在剪切波速大于（其上部各土层）相邻上层土剪切波速2.5 倍的土层且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s 时可按地面至该土层顶面的距离确定 3 剪切波速大于500m/s 的孤石、透镜体应视同周围土层 4.土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度应从覆盖土层中扣除

例题：某类建筑场地位于7度烈度区，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.1g，建筑结构自振周期T=1.4s，阻尼比为0.08，该场地在建筑多遇地震条件下地震影响系数a为多少。同一个场地上甲乙两座建筑物的结构自震周期分别为T甲=0.25sT乙=0.60s，一建筑场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，若两座建筑的阻尼比都取0.05，问在抗震验算时甲、乙两座建筑的地震影响系数之比最接近下列那个选项。 A 1.6 B 1.2 C 0.6 D 条件不足无法计算例题：吉林省松原市某民用建筑场地地质资料如下：（1）0-5m粉土，=150 =180m/s (2) 5-12m中砂土=200 =240m/s （3）12-24m粗砂土=230 =310m/s (4) 24-45m硬塑粘土=260 =300m/s （5）45-60m泥岩=500 =520m/s 建筑物采用浅基础，埋深2m，地下水位2.0m，阻尼比为0.05，自震周期为1.8s该建筑进行抗震设计时（1）进行第一阶段设计时，地震影响系数应取多少（2）进行第二阶段设计时，地震影响系数应取多少例题：吉林省松原市某民用建筑场地地质资料如下：（1）0-5m粉土，=150 =180m/s (2) 5-12m中砂土=200 =240m/s

地震反应谱的绘制

地震时程曲线与反应谱的绘制 ①地震反应谱的意义地震反应谱表示的是在一定的地震动下结构的最大反应，是结构进行抗震分析与设计的重要工具。由于同一结构在遭遇不同的地震作用时的反应并不相同，单独一个地震记录的反应谱不能用于结构设计。但是地震记录的反应谱又有一定的相似性，我们可以将具有普遍特性记录的反应谱进行平均和平滑处理，以用于抗震设计。现在，地震反应谱不但是工程抗震学中最重要的概念之一，还是整个地震工程学中最重要的概念之一。 ②地震反应谱的计算方法反应谱的计算方法涉及到时域分析方法和频域分析方法。时域分析方法中的Duhamel 积分，是现在公认精度最高的方法。绝对加速度反应谱公式如下：（推导略）但由于实际结构系统的阻尼比ξ通常都小于0.1，所以有阻尼系统和无阻尼系统的自振周期ω近似相等即由ωζω21-=d （精确度≥99.5%）简化成ωω=d ，实际计算中通常按无阻尼系统的自振周期确定。从而上式可以简化为 ()()()max 00max sin )(?-==--t t a d t e x t a S ττωτωτζω ③用matlab 画地震时程曲线与绝对加速度反应谱：所需准备软件： excel ，notepad2，matlab 以NINGHE 地震波为例 Code ： %NINGHE 地震波时程曲线 % 加载前用excel 和notepad 对数据进行规整

load NINGHE.txt; % 数据放在安装文件的work目录下 NUMERIC=transpose(NINGHE); % matlab read the data by column, ni=reshape(NUMERIC,numel(NUMERIC),1);% make the date one column t_ni=0:0.002:(length(ni)-1)*0.002; % determine the time plot(t_ni,ni); ylabel('Acceleration'); xlabel('time'); title('NINGHE') %NINGHE绝对加速度反应谱 load NINGHE.txt; NUMERIC=transpose(NINGHE); ni=reshape(NUMERIC,numel(NUMERIC),1);%make the date one column d=0;%d is damping ratio for k=1:600; t(k)=0.01*k;%规范的加速度反应谱只关心前6秒的值 w=6.283185/t(k); t_ni=0:0.02:(length(ni)-1)*0.02; Hw=exp(-1*d*w*t_ni).*sin(w*t_ni); y1=conv(ni,Hw).*(0.02*w);y1=max(abs(y1));%卷积积分 c(k)=y1*10; end;plot(t,c,'black')

ABAQUS地震反应谱分析

ABAQUS反应谱法计算地震反应的简单实例 Fan.hj 2010年4月4日清明小长假，琢磨了下ABAQUS如何进行地震反应谱计算。现通过一小算例说明。问题描述：（本例的问题引用《有限元法及其应用》一书中陆新征博士ANSYS算例的问题）悬臂柱高12m，工字型截面（图1），密度7800kg/m3，EX=2.1e11Pa，泊松比0.3，所有振型的阻尼比为2%，在3m高处有一集中质量160kg，在6m、9m、12m处分别有120kg的集中质量。反应谱按7度多遇地震，取地震影响系数为0.08，第一组，III类场地，卓越周期Tg=0.45s。图1 计算对象几点说明： ●本例建模过程使用CAE； ●添加反应谱必须在inp中加关键词实现，CAE不支持反应谱； ●*Spectrum不可以在keyword editor中添加，keyword editor不支持此关键词读入； ●ABAQUS的反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便的多。操作过程为：（1）打开ABAQUS/CAE，点击create model database。（2）进入Part模块，点击create part，命名为column，3D、deformation、wire。OK （3）Create lines：connected，分别输入0，0；0，3；0，6；0，9；0，12。OK。退出sketch。（4）进入property模块，create material，name：steel，general-->>density，mass density：7800，mechanical-->>elasticity-->>elastic，young‘s modulus：2.1e11，poisson’s ratio： 0.3.OK

地震反应谱的特性

地震反应谱的特性崔济东(JiDong Cui) (华南理工大学土木与交通学院，广东广州，510640) 1反应谱的基本概念（Introduction to Response Spectra）地震动反应谱：单自由度弹性系统对于某个实际地震加速度的最大反应（可以是加速度、速度和位移）和体系的自振特征（自振周期或频率和阻尼比）之间的关系。前一篇博文《Earthquake Response Spectra地震反应谱》介绍了反应谱和伪反应谱的基本概念，并编制了相应的反应谱计算程序——SPECTR。本文利用该软件，通过几个实测地震记录的反应谱分析，总结地震反应的一般谱特性。 2本文用到的地震加速度记录（Acceleration Time History Records） 2.11999年台湾集集地震记录的加速度记录：（1）加速度记录信息： The Chi-Chi (Taiwan) earthquake of September 20, 1999. Source: PEER Strong Motion database Recording station: TCU045 Frequency range: 0.02-50.0 Hz Maximum Absolute Acceleration: 0.361g （2）加速度时程与相应的速度和位移

图2-1 ChiChi地震加速度时程2.21994年美国北岭地震记录的加速度时程：（1）加速度记录信息： The Northridge (USA) earthquake of January 17, 1994. Source: PEER Strong Motion Database Recording station: 090 CDMG STATION 24278 Frequency range: 0.12-23.0 Hz Maximum Absolute Acceleration: 0.5683g （2）加速度时程与相应的速度和位移作者：崔济东（1988- ），男，结构工程专业，博士研究生。

结构地震反应谱分析实例

在多位朋友的大力帮助下，经过半个多月的努力，鄙人终于对结构地震反应谱分析有了一定的了解，现将其求解步骤整理出来，以便各位参阅，同时，尚有一些问题，欢迎各位讨论！为叙述方便，举一简单实例：在侧水压与顶部集中力作用下的柱子的地震反应谱分析，谱值为加速度反应谱，考虑X 与Y向地震效应作用。已知地震影响系数a与周期T的关系： a(T)= 0.4853*(0.4444+2.2222*T) 0<T<=0.04 秒 0.4853*(0.10/T)^(-0.686) 0.04<T<=0.1 秒 0.4853 0.1<T<=1.2 秒 0.4853*(1.2/T)^1.5 1.2<T<=4 秒以下是命令流程序 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- /filname,SPEC,1 /PREP7 !定义单元类型及材料特性 ET,1,45 MP,EX,1,2.8E10 MP,DENS,1,2.4E3 MP,NUXY,1,0.18 !建立模型 BLOCK,0,1,0,1,0,5 !网格剖分 ESIZE,0.5 VMESH,all /VIEW,,-0.3,-1,1 EPLOT FINISH /SOLU !施加底部约束 ASEL,,LOC,Z,0 DA,ALL,ALL ALLSEL !施加自重荷载 ACEL,0,0,10 !进行模态求解

ANTYPE,MODAL MODOPT,LANB,30 SOLVE FINISH !进行谱分析 /SOLU ANTYPE,SPECTR SPOPT,SPRS,30,YES SVTYP,2 !加速度反应谱 SED,1,1 !X与Y向 FREQ,0.2500,0.2632,0.2778,0.2941,0.3125,0.3333,0.3571,0.3846,0.4167 FREQ,0.4545,0.5000,0.5556,0.6250,0.7143,0.8333,1.1111,2.0000,10.0000 FREQ,25.0000,1000.0000 SV,0.05,0.0797,0.0861,0.0934,0.1018,0.1114,0.1228,0.1362,0.1522,0.1716 SV,0.05,0.1955,0.2255,0.2642,0.3152,0.3851,0.4853,0.4853,0.4853,0.4853 SV,0.05,0.2588,0.2167 SOLVE FINISH !进行模态求解(模态扩展) /SOLU ANTYPE,MODAL EXPASS,ON MXPAND,30,,,YES,0.005 SOLVE FINISH !进行谱分析(合并模态) /SOLU ANTYPE,SPECTR SRSS,0.15,disp SOLVE FINISH /POST1 SET,LIST !结果1 /INP,,mcom lcwrite,11

底部剪力法,反应谱法和时程分析法三者应用分析

从传统的观点来看，底部剪力法，反应谱法和时程分析法是三大最常用的结构地震响应分析方法。那么正确的认识它们的一些关键概念，对于建筑结构的抗震设计具有非常重要的意义。HiStruct在此简单的总结一些，全当抛砖引玉。 1. 底部剪力法高规规定：高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构，可采用底部剪力法。底部剪力法适用于基本振型主导的规则和高宽比很小的结构，此时结构的高阶振型对于结构剪力的影响有限，而对于倾覆弯矩则几乎没有什么影响，因此采用简化的方式也可满足工程设计精度的要求。底部剪力法尚有一个重要的意义就是我们可以用它的理念，简化的估算建筑结构的地震响应，从而至少在静力的概念上把握结构的抗震能力，它还是很有用的。 2. 反应谱方法高规规定：高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。反应谱的振型分解组合法常用的有两种：SRSS和CQC。虽然说反应谱法是将并非同一时刻发生的地震峰值响应做组合，仅作为一个随机振动理论意义上的精确，但是从实际上它对于结构峰值响应的捕捉效果还是很不错的。一般而言，对于那些对结构反应起重要作用的振型所对应频率稀疏的结构，并且地震此时长，阻尼不太小（工程上一般都可以满足）时，SRSS是精确的，频率稀疏表面上的反应就是结构的振型周期拉的比较开；而对于那些结构反应起重要作用的振型所对应的频率密集的结果(高振型的影响较大，或者考虑扭转振型的条件下)，CQC是精确的。这是因为对于建筑工程上常用的阻尼而言，振型相关系数（见高规3.3.11-6）在很窄的范围内才有显著的数值。 3.反应谱分析的精确性对于采用平均意义上的光滑反应谱进行分析而言，其峰值估计与相应的时程分析的平均值相比误差很小，一般只有百分之几，因此可以很好的满足工程精度的要求，正是在这个平均（普遍性）意义上，我们认为反应谱分析方法是精确的。但是对于单个锯齿形的反应谱而言，其分析结果与单个波的时程分析，误差可以达到10-30%之间，因此在个别（特殊性）意义上而言，反应谱分析结果是有误差的，因此，规范规定对于复杂的或者高层建筑需要采用时程分析进行补充计算和验证。 4.反应谱分析与时程分析对于高阶振型计算的不同之处一般反应谱的高频段是采用平台段来表达的，实际上对于高阶振型反应不显著的结构而言，反应谱适用性很好，也足够准确。但是对于高柔结构而言，一般高阶振型的影响比较显著，采用时程分析的时候，等于其高频段的峰值并未被人为削成平台段，因此采用时程分析的时候此频段的地震响应可能很大，一般表现为高层建筑的顶部或者对其他结构对高阶振型影响显著部位，其地震响应峰值比反应谱分析结果要大（但是总体的剪力和弯矩差别则没这么明显）。 5.时程分析理论上时程分析是最准确的结构地震响应分析方法，但是由于其分析的复杂性，且地震波的随机性，因此一般只是把它作为反应谱的验证方法而不是直接的设计方法使用。高规规定：3 7～9度抗震设防的高层建筑，下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算：

时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化

时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化摘要：目前我国规范要求结构计算中地震作用的计算方法一般为振型分解反应谱法。时程分析法作为补充计算方法，在不规则、重要或较高建筑中采用。进行时程分析时，首先面临正确选择输入的地震加速度时程曲线的问题。时程曲线的选择是否满足规范的要求，则需要首先将时程曲线进行单自由度反应计算，得到其反应谱曲线，并按规范要求和规范反应谱进行对比和取舍。本文通过介绍常用的数值计算方法及计算步骤，实现将地震加速度时程曲线计算转化成反应谱曲线，从而为特定工程在时程分析时地震波的选取提供帮助。关键词：时程分析，地震波，反应谱，动力计算 1 地震反应分析方法的发展过程结构的地震反应取决于地震动和结构特性。因此，地震反应分析的水平也是随着人们对这两个方面认识的深入而提高的。结构地震反应分析的发展可以分为静力法、反应谱法、动力分析法这三个阶段。在动力分析法阶段中又可分为弹性和非弹性（或非线性）两个阶段。[1] 目前，在我国和其他许多国家的抗震设计规范中，广泛采用反应谱法确定地震作用，其中以加速度反应谱应用得最多。反应谱是指：单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某个最大反应量（如加速度、速度、位移等）与体系自振周期的关系曲线。反应谱理论是指：结构物可以简化为多自由度体系，多自由度体系的地震反应可以按振型分解为多个单自由度体系反应的组合，每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱求得。其优点是物理概念清晰，计算方法较为简单，参数易于确定。反应谱理论包括如下三个基本假定：1、结构物的地震反应是弹性的，可以采用叠加原理来进行振型组合；2、现有反应谱假定结构的所有支座处地震动完全相同；3、结构物最不利的地震反应为其最大地震反应，而与其他动力反应参数，如最大值附近的次数、概率、持时等无关。[1] 时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。由于此法是对运动方程直接求解，又称直接动力分析法。可直接计算地震期间结构的位移、速度和加速度时程反应，从而描述结构在强地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化，以及结构构件逐步开裂、屈服、破坏甚至倒塌全过程。根据我国《建筑抗震设计规范》(GB5011-2010)(以下简称《抗规》)第5.1.2-3条要求，特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。此外《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010) (以下简称《高规》)第4.3.4条也有相关要求。 2 时程分析时地震波的选取要求在进行时程分析时，首先面临地震波选取的问题。所选的地震波需要符合场地条件、设防类别、震中距远近等因素。《抗规》对于地震波的选取主要有以下几点要求： 1、当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值（其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3）。 2、弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。 3、多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。根据规范条文说明，所谓“统计意义上相符”指的是，多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。但计算结果也不能太大，每条地震波输入计算不大于135%，平均不大于120%。 4、时程曲线要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规

ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例.

ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例（在原反应谱模型上修改）问题描述：悬臂柱高12m，工字型截面（图1），密度7800kg/m3，EX=2.1e11Pa，泊松比0.3，所有振型的阻尼比为2%，在3m高处有一集中质量160kg，在6m、9m、12m处分别有120kg 的集中质量。反应谱按7度多遇地震，取地震影响系数为0.08，第一组，III类场地，卓越周期Tg=0.45s。图1 计算对象第一部分：反应谱法几点说明： λ本例建模过程使用CAE； λ添加反应谱必须在inp中加关键词实现，CAE不支持反应谱； λ *Spectrum不可以在keyword editor中添加，keyword editor不支持此关键词读入。 λ ABAQUS的反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便的多。操作过程为：（1）打开ABAQUS/CAE，点击create model database。

（2）进入Part模块，点击create part，命名为column，3D、deformation、wire。continue （3）Create lines，在分别输入0，0回车；0，3回车；0，6回车；0，9回车；0，12回车。

（4）进入property模块，create material，name：steel，general-->>density，mass density：7800 mechanical-->>elasticity-->>elastic，young‘s modulus：2.1e11，poisson’s ratio：0.3.

ABAQUS反应谱法计算地震反应实例

ABAQUS反应谱法计算地震反应实例问题描述：悬臂柱高12m，工字型截面（图1），密度7800kg/m3，EX=2.1e11Pa，泊松比0.3，所有振型的阻尼比为2%，在3m高处有一集中质量160kg，在6m、9m、12m处分别有120kg 的集中质量。反应谱按7度多遇地震，取地震影响系数为0.08，第一组，III类场地，卓越周期Tg=0.45s。图1 计算对象第一部分：反应谱法几点说明： λ 本例建模过程使用CAE； λ 添加反应谱必须在inp中加关键词实现，CAE不支持反应谱； λ *Spectrum不可以在keyword editor中添加，keyword editor不支持此关键词读入。 λ ABAQUS的反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便的多。操作过程为：（1）打开ABAQUS/CAE，点击create model database。

（2）进入Part模块，点击create part，命名为column，3D、deformation、wire。continue （3） Create lines，在分别输入0，0回车；0，3回车；0，6回车；0，9回车；0，12回车。

（4）进入property模块，create material，name：steel，general-->>density， mass density：7800 mechanical-->>elasticity-->>elastic，young‘s modulus：2.1e11，poisson’s ratio：0.3.

（5） Create section，name：Section-1，category：beam，type：beam, Continue

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