建筑结构大震下弹塑性分析 ppt课件

• 多自由度体系与单自由度体系之间存在一定的关系，这意味着结构 的反应主要由单一振型控制；
• 结构沿高度的变形形状可由某一形状向量控制，并且在整个结构反
应过程中，该形状向量保持不变。
– 这两个假定都是不严格正确的，但很多学者研究表明：对于反应主要由第一振 型控制的结构，Pushover 分析方法可以准确、简便地评估结构的抗震性能。
① 你知道自己设计的结构到底能抵抗多大的地震吗？ ② 你知道自己设计的结构在大震时什么地方先破坏吗？ ③ 你知道自己设计的结构是先发生剪切破坏还是弯曲破坏 ？
④ 结构屈服后还能抵抗多大的地震力和变形· ？
⑤ 你用实配钢筋验算过“强剪弱弯”、“强柱弱梁”吗？
⑥ 大震下要结构要保持弹性需要多大截面和配筋？
Pushover方法的基本原理

Pushover方法的发展
– 静力弹塑性分析 (Pushover)方法最早是 1975年由 Freeman 等提出的，以 后虽有一定发展，但未引起更多的重视; – 九十年代初美国科学家和工程师提出了基于性态的设计方法，引起了日 本和欧洲同行的极大兴趣，Pushover方法随之重新激发了广大学者和设 计人员的兴趣,纷纷展开各方面的研究。 – 一些国家抗震规范也逐渐接受了这一分析方法并纳入其中，如ATC-40
Pushover方法的基本原理

Pushover方法的基本原理
– 其优点突出体现在：较底部剪力法和振型分解反应谱法，它考虑了结构 的弹塑性特性；较时程分析法，其输入数据简单，工作量较小。 – pushover分析还只是一种近似而且是基于静力荷载进行的，因此它不能
精确的代替动力时程分析方法，它不能检测到结构在强烈地震中可能发
位移时停止荷载递增，最后在合作终止状态对结构进行抗震性能评估（

图1　钢筋（钢材）本构关系曲线图2　混凝土本构关系曲线图3　一维纤维束单元452021.09 |567图5　SAUSAGE 计算模型6　多波频谱特性Chl_Talwan-03_NO_2525Darfield_NewZealand_NO_6897,TG(0.49)人工波1各地震波平均反应谱壳单元节点分布钢筋层壳单元中面截面积分点472021.09 |技术探讨2.6.2结构基底剪力由大震弹塑性及大震弹性基底剪力响应时程曲线可以发现各条波弹塑性分析剪力与弹性时程结果趋势大致相符，而幅值略低于弹性，说明大震下耗能构件达到塑性屈服后结构刚度降低，地震响应减小。

时程分析所得到的底部剪力最大值如表2所示。

罕遇地震弹性与弹塑性分析基底剪力对比给出了结构罕遇地震弹塑性分析与弹性分析基底剪力的比较。

从表中可以看出，由于结构在罕遇地震作用下混凝土发生损伤，出现了塑性变形，结构的侧向刚度随之减弱，使得基底剪力较弹性分析的基底剪力小。

整体结构基底剪力弹塑性的结果约是弹性结果的76%~85%。

2.6.3结构构件的抗震性能选取起控制作用的天然波Tottori_Japan_NO_6274提取计算结果，得到核心筒剪力墙混凝土框架柱混凝土的损伤，见图7、图8。

由上图可以看出整栋楼的绝大部分墙体轻微损坏，底部加强部位的部分楼层，核心筒剪力墙出现轻微~轻度损伤，且主要发生在核心筒外墙端部和转角处；底部加强部位以上楼层，仅在核心筒收墙处出现少量的重度损坏；剪力墙连梁耗能充分，大部分连梁损伤程度为中度～重度损伤。

绝大部分框架柱无损坏；仅有角柱截止处及顶部混凝土柱截止处的少量柱钢筋进入塑性，具有较大安全储备。

结语根据对本工程在罕遇地震作用下的非线性时程分析计算结果，可得出以下结论：（1）在地震波作用下，结构层间位移满足规范规定，结构整体可以满足“大震不倒”的设防要求。

（2）弹塑性分析得到的基底剪力与弹性分析得到的基底剪力的比值在0.76～0.85范围内，说明震后结构刚度未发生剧烈下降，结构抗震性能较好。

根据结构加载过程中随结构动力特征的改变 对侧力模式进行调整。具体方法又有很多 不同，在理论上更为合理，但会使问题重 新复杂化，由于静力弹塑性本身理论不足 所引起的误差，自适应侧力模式与定侧力 模式相比属于同一水平的近似方法。
此外，我国规范的底部剪力法，也可看作 一种侧力模式。
选择水平侧力模式基本原则就是在结果具 有足够精度的前提下，尽可能地保持分析 方法的简便性。
,D
u roof
roof ass ass
u u VVb基b—底剪力ro，的of 关r系oo顶曲f 点线位称移为。
“结构的能力曲线”。或“推覆曲线”
为便于评价结构抗震性能是否达到要求，还
可以按照单阶振型反应谱法将推覆曲线上
各店的承载力和位移转化为谱加速度与谱 位移的关系曲线，得到结构的能力谱曲线，
求目标性能点—什么是性能目标点？我理解为： 对应于某一地震下或规范的地震反应谱，结构 达到某一位移时，承载力（具体可体现为底部 剪力，加速度Sa）满足要求了，对应于Sd，Sa 的该点为性能点，然后在考察这时结构的损伤 和变形。也可理解为结构在吸收了一定地震能 量（比如一次地震）后，结构任没有倒塌（破 坏），这时结构对应于的等效单自由度体系的 Sa和sd。
弹性结构在地震作用下的结构响应可以用动力学 方程表示:
mu(t) cu(t) ku(t) mug (t)
惯性力 阻尼力 抗力 外力（地震力）
解得，推导过程略
Dn (t) 2 nnDn (t) n2Dn t ug (t)
其中 Dn t qn t /，n D表n 示t 一个对应原结构
静力弹塑性分析应用于复杂结构受到一定的 限制
第一组
（1）考虑楼层高度影响的侧力模式
Fi

二、静力弹塑性分析方法的实施 步骤
二、静力弹塑性分析方法的实施步骤
1、定义材料属性：静力弹塑性分析需要输入材料的弹性模量、泊松比、剪切 模量、密度等参数，以及材料的非线性应力-应变关系。
二、静力弹塑性分析方法的实施步骤
2、建立结构模型：使用有限元方法建立结构模型，包括几何形状、边界条件 和载荷条件。
建筑结构静力弹塑性分析方法
建筑结构静力弹塑性分析方法
建筑结构静力弹塑性分析方法的基本原理是在荷载作用下，结构产生变形， 并导致应力和应变的产生。通过考虑材料的弹性和塑性性能，可以得出结构的弹 塑性响应。具体的计算步骤包括以下几个步骤：
建筑结构静力弹塑性分析方法
1、建立结构的计算模型，并确定结构的材料参数和边界条件； 2、对结构进行静力荷载作用下的弹性分析，得出结构的弹性响应；
内容摘要
在进行静力弹塑性分析时，需要考虑多种荷载工况，例如自重、风载、地震 作用等。通过在MIDASGEN中设置相应的荷载工况，可以模拟高层建筑结构在不同 荷载作用下的响应。同时，还需要根据建筑结构的特点，选择合适的分析方法和 计算参数，例如静力弹塑性分析方法、屈服准则等。
内容摘要
在MIDASGEN中，可以通过输出位移、应力、应变等结果，对高层建筑结构的 静力弹塑性进行分析。通过与其他方法（如有限元方法、实验方法等）的比较， 可以发现MIDASGEN在分析高层建筑结构的静力弹塑性方面具有较高的对高层建筑结构进行静力弹塑性分析是可行的，并且能 够得出可靠的结果。在实际工程中，MIDASGEN可以为高层建筑结构的安全性和稳 定性评估提供有力的支持。在进行高层建筑结构的静力弹塑性分析时，需要注意 建模的准确性、参数设置的合理性、荷载工况的全面性以及结果分析的可靠性等 问题。通过不断改进和完善分析过程，可以进一步提高MIDASGEN在高层建筑结构 分析中的精度和效率。

作者简介 ：申永康 （ ９２ １ ７一
）男 ， ， 博士研究生 。 讲师 。
维普资讯
第１ 期
申永 康 等 ： 筑 结 构爆 破 地 震 反 应 弹 塑 性 精 细 时 程 分 析 建
ห้องสมุดไป่ตู้
９ ３
震加速 度时 程 ； 为结 构 的位 移 向量 ， Ｊ为惯 性 力 指
Ｊｎ ，２０ ａ． ０８
建 筑 结构 爆破 地震 反应 弹 塑性 精 细 时程 分析
申永康 ， 邵建华， 陈建锋
（ 海 大 学 土 木 工 程学 院 ， 河 江苏 南 京 ２０ ９ ） １０ ８
摘 要 ： 对 爆 破 地 震 作 用 下 建 筑 结构 的安 全 评 估 问 题 ， 出利 用 时程 分析 方 法 全 面 评估 爆 破 地 震 波 的 安 针 提 全度 ｆ 建立 了基 于 精 细 积 分 算 法 的 结 构 弹 塑性 动 力 分 析 架 构 模 式 ， 制 了 建 筑 结 构 爆 破 地 震 反应 弹 塑 性精 细 编 时程 分 析 程 序 ｆ 过 算 例 验 证 了 该 算法 的 准确 性 与 高 效 性 ， 通 弹性 时程 分 析 与 不 同 恢 复 力 模 型 弹 塑性 时程 分 析 的结 果 曲线 具 有 类 似 特 征 和 数 值差 异 ； 议 选择 合 理 的恢 复 力 模 型 ， 用 弹 塑 性 时 程 分 析 方 法 模 拟爆 破 地 震 建 使 作 用下 结 构 的动 力 响 应 ， 面 评 估 爆 破 地 震 波 的 安全 性 。 全 关 键 词 ： 炸力 学 ｆ 塑 性分 析 ； 细 积 分 ｆ 爆 弹 精 建筑 结 构 ； 破 地 震 爆
Ｍ ＋ Ｃ ＋ Ｋ ＝一 Ｍ ｆ 。 ￡ ｚ （） ｚＯ （ ）＝ ｚ ， （ ）一 主 ０主 Ｏ ０ （） １

工程弹塑性力学课件
目 录
• 弹塑性力学基础 • 弹性力学基本理论 • 塑性力学基本理论 • 工程应用实例 • 工程弹塑性力学展望
01
弹塑性力学基础
弹塑性力学定义
弹塑性力学
弹塑性力学是一门研究材料在弹 性极限和塑性极限内应力、应变 行为的科学。它广泛应用于工程 领域，为各种结构设计和分析提
供理论基础。
有限差分法
将物体的位移表示为离散的点的 差分形式，通过求解这些点的位 移来近似求解整个物体的位移。
边界元法
将物体的边界离散化为有限个小 的单元，通过求解这些单元的力 学行为来近似求解整个物体的边 界力学行为。
03
塑性力学基本理论
塑性力学基本概念
01
02
03
塑性力学
塑性力学是研究材料在达 到屈服点后，发生不可逆 变形时行为和特性的学科 。
边界元法
通过在边界上离散化求解微分方程的方法，可以减少未知数的数量 ，提高求解效率。
有限差分法
将微分方程转化为差分方程，通过迭代求解的方法得到近似解。
04
工程应用实例
桥梁工程弹塑性分析
总结词
桥梁结构稳定性
详细描述
桥梁工程弹塑性分析主要关注桥梁结构的稳定性，通过分 析桥梁在不同载荷下的弹塑性响应，评估其承载能力和安 全性。
总结词
材料非线性
详细描述
桥梁工程中的材料多为金属或复合材料，这些材料的弹塑 性行为呈现出非线性特征。在分析过程中，需要考虑材料 在不同应力水平下的弹塑性变形和破坏。
总结词
结构优化设计
详细描述
基于弹塑性分析的结果，可以对桥梁结构进行优化设计， 提高其承载能力和稳定性，同时降低制造成本和维护成本 。

（ 浙 江 省 建 筑 设 计 研究 院 ， 浙江 杭 州 ３ １ ０ ０ ０ ６ ）
摘
要： 动 力 弹 塑性 时 程 分 析 是 研 究 结构 抗 震 性 能 最 有 效 的方 法 。今 以 某 高 层 建 筑 为 例 ， 详 细 阐 述 了基 于 Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 平 台实 现
高 层 结 构 动 力 弹 塑性 分 析 的 具 体 过 程 ， 指 出通 过 开 发 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ ｇ ｅ ｎ到 Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 的接 Ｉ ＝ １ 程序， 可 大 量 简 化 Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ 建模过程 ， 使 大 型 复 杂 结 构 的 弹 塑 性 时 程分 析 变 得 有 效 可 行 。 关键词 ： Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ ； 高 层结 构 ； 弹魍 性 时 程 分 析 ； 接１ ３程序
地 区抗 震 设 防 烈 度 的 设 防 地 震 影 响 时 ， 可 能 发 生 损
应， 进 而检验 结构韵 抗震 性能 。
但作 为一 款通 用有 限元 软 件 ， Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 不 像通 用
结构 软 件 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ 和 Ｍ ｉ ｄ ａ ｓ ／ ｇ ｅ ｎ那 样 易 用， 使 用 Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 建立 几何模 型 、 划 分 有 限元 和输 入 荷 载是 一 项十分 繁重 的工作 ， 这 限制 了其在 结 构 工 程 中 的应 用 。因此开 发 了 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ ｇ ｅ ｎ到 Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 接 口程 序 ， 把 各软件 的优 势结合 起 来 ， 从 而 在 实 际工 程 中 可 以有
题 。使用 Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 软件 可 以将 结 构 梁柱 墙 等 构 件 的 弹塑性 在材料 的应 力 应 变层 次 上 精 确模 拟 ， 从 而 较 准 确地 得到在 罕遇 地震作 用下 结构各 时 刻 的动力 响

b. 9度地区，可采用下沉式天窗；
c. 突出屋面的钢筋砼天窗，侧板与柱宜采用螺栓连接。
(5) 支撑系统
(6) 柱 单层砖柱房屋：
6、7度地区可采用十字形无筋砖柱； 8度地区Ⅰ、Ⅱ类场地采用竖向配筋组合砖柱； 8度地区(Ⅲ、Ⅳ类场地)和9度地区的中柱采用钢 筋砼柱。 单层钢筋砼柱厂房：
厂房中的各种柱采用钢筋砼柱。 a. 截面形式和尺寸：矩形、工字形、双肢形、管柱形等。
排架的侧向柔度d11按下式计算：
11

F


a 11
11

F
(1
-
x1
)


a 11
11
F=1
x1
11
11
F=1
x1
11
x2
11
a11
F=1
⑵ 两跨不等高厂房
采用能量法计算并考虑KT影响，计算自振周期：
T1 2kT
Gi ui2
K i ui2
式中
u1、u2－将结构简图转动900，将G1、G2视为垂直于 杆件的荷载，在G1、G2处产生的水
e. 在满足有关抗震构造措施时，规范规定下列建筑 可不进行抗震计算：
(a) . 7度地区Ⅰ、Ⅱ类场地内的柱高不超过4.5m且 两端均有
均有 2.
(b). 7度地区Ⅰ、Ⅱ类场地内的柱高不超过10m且两端
山墙的单跨及等高多跨钢筋砼柱厂房。 设计计算内容 自振周期的计算； 内力计算； 强度计算。
3. 厂房质量集中系数的确定
平位u移1 。 11G1 12G2 u2 21G1 22G2
⑶ 三跨不对称带升高中跨的厂房结构：
T1 2KT
G1u12 G2u22 G3u32 G1u1 G2u2 G3u3

建筑结构在罕遇地震下弹塑性变形验算的讨论
随着社会的发展，建筑结构在罕遇地震下弹塑性变形验算已经成为一个重要的研究课题。

弹塑性变形验算是指在罕遇地震作用下，建筑结构的变形量超过其弹性变形量，而进入塑性变形阶段的验算。

首先，在弹塑性变形验算中，需要考虑建筑结构的结构特性，包括结构的类型、材料的性质、结构的组成等。

其次，需要考虑地震作用下的力学特性，包括地震波的频率、振幅、持续时间等。

最后，需要考虑建筑结构的变形特性，包括建筑结构的弹性变形量、塑性变形量、变形率等。

此外，弹塑性变形验算还需要考虑建筑结构的抗震性能，包括抗震性能的指标、抗震性能的等级、抗震性能的改善措施等。

此外，还需要考虑建筑结构的抗震设计，包括抗震设计的原则、抗震设计的方法、抗震设计的技术要求等。

总之，弹塑性变形验算是一项复杂的工作，需要考虑建筑结构的结构特性、地震作用下的力学特性、建筑结构的变形特性、建筑结构的抗震性能以及建筑结构的抗震设计等多方面的因素。

只有全面考虑这些因素，才能确保建筑结构在罕遇地震下能够安全可靠地变形。

第一章 绪论
建筑结构抗震设计
烈度表
分为1-12度（不同的国家的分度方法不同）
中国地震烈度表
分项：人的感觉，大多数房屋震害程度，其他现象， 加速度(水平向)厘米/秒² ，速度(水平向)厘米/秒
I度：为无感觉，损坏一个别砖瓦掉落墙体微细裂缝； 河岸和松软土上出现裂缝。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
VI （6）度：惊慌失措，仓惶逃出；饱和砂层出现喷砂冒 水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头；加 速度63厘米/秒² 。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
（多遇烈度）
.55度
（设防烈度）
度左右
（罕遇烈度）
第一章 绪论
设计地震分组
6度近震
设计地震分组是新规范新提 出的概念，用以代替旧规范设计 近震、设计远震的概念。 6度远震
在宏观烈度大体相同 条件下，处于大震级远离 震中的高耸建筑物的震害 比中小级震级近震中距的 情况严重的多。
第一章 绪论
建筑结构抗震设计
板块说：
大陆漂移假说：它是德国气象学家魏格纳（Wegener） (1880～1930年)在讲课中提出来的。
这一假说在约10年时间内没有受到地质界的重视。在 1922年2月16日有一篇评述魏格纳的书的一无人署名的短文， 发表于著名的科学杂志《自然》上，说“该书直接应用了物 理学原理，但遭到许多地质学家的强烈反对”。
建筑结构抗震设计
震级是一次地震强弱的等级。
现国际上的通用震级表示为
里氏震级。（Richter）
查尔斯·里 克特（1900～
用标准的地震仪在距震中100km19处85年记） 录 最大水平位移A（以µm=10-6 m计）。
震级M=logA

PKPM软件园地 建筑结构.技术通讯 2007年1月弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用杨志勇 黄吉锋（中国建筑科学研究院 北京 100013）0 前言地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。

几十年来，人们积累了大量的实测地震资料，这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。

与此相对应，时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。

但是，由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性，弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法；虽然如此，抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性，还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法；尤其是考虑了结构的弹塑性性能后，弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。

《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）第3.6.2，5.1.2，5.5.1，5.5.2，5.5.3等条文规定了时程分析相关的内容。

下面结合TAT ，SATWE ，PMSAP 和EPDA 等软件应用，探讨如何将弹性、弹塑性时程分析正确应用到结构设计中去。

1 弹性时程分析的正确应用11正确地在软件中应用弹性时程分析方法需要对规范的相关条文规定有正确的认识。

以下几点是需要特别明确的：（1）抗震规范第5.1.2条第3点规定，“可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值”。

在设计过程中，如何实现“较大值”有不同的做法：1)设计采用弹性时程分析的构件内力响应包络值的多波平均值与振型分解反应谱法计算结果二者的较大值直接进行构件设计；2)在实现振型分解反应谱方法时，放大地震力使得到的楼层响应曲线包住时程分析楼层响应曲线的平均值。

图1 SATWE 地震作用放大系数前一种做法可能使得构件配筋较大，因为在时程分析过程中，构件内力的最大响应具有不同时性，采用包络值进行设计会使得构件内力，尤其是压弯构件内力偏于保守。

在特定的干扰作用下，单自由度弹性体系的最大反应与 自振周期T的变化关系曲线即反应谱。
基本思路：实际应用时根据结构体系的自振周期找到对 应的加速度反应峰值，在结合结构上的质量（或重力荷载） 求出结构所受地震作用力和结构变形。计算出的结构体系的 最大反应随自振周期的变化曲线就是反应谱。
fR cx (t) C —阻尼系数
＊惯性力 fI
——质量与绝对加速度的乘积
fIm [ x g(t) x (t)]
§4.2 结构动力学方法——弹性解答
4.2.2 振动微分方程及解答
一、单自由度体系
Famk tc x x tm x txt a xt xt 质点m的绝对加速度:
g （ ) ( )
xg (t) x(t)
fR
fI
fS
假定地基 完全刚性
xg (t) x(t)
——地面水平位移，可由地震
时地面运动实测记录求得。
——质点对于地面的相对弹性 位移或相对位移反应。
作用在质点上的三种力：
＊弹性恢复力 fs
——使质点从振动位置回到平衡位置的力
fs kx(t)k —刚度系数
＊阻尼力 fR
——使结构振动衰减的力，由外部介质阻力、 构件和支座部分连接处的摩擦和材料的非弹性 变形以及通过地基散失能量（地基振动引起） 等原因引起
例:若为两个自由度,令n=2，则有
将求出的w1、w2分别代回方程，可求出X1 、X2的相对值。
对应于w1为第一振型：
X11 X12
k12
k1112m2
对应于w2为第二振型：
X21 k12
X22 k11 22m1
§4.2 结构动力学方法——弹性解答
4.2.2 振动微分方程及解答

建筑结构大震下弹塑性分析
中国建筑科学研究院
PKPMCAD工程部
弹塑性分析目的、意义 弹塑性分析方法 弹塑性分析的具体实现
弹塑性分析目的、意义
三水准设防中的“大震不倒” 两阶段设计中的“第二阶段弹塑性变形验算” 强震下变形验算的基本问题： 计算薄弱层位移反应和变形能力；通过改 善结构均匀性和加强薄弱层使得层间位移角满 足限值要求。
影响系数 层间位移角 周期-最大位移角曲线
周期-影响系数曲线 需求谱曲线 周期-加速度曲线 能力曲线
1/105
等效单自由度体系验算曲线
T
• 4。抗倒塌验算的其它方法——弹塑性分析可以按设定 的方式考虑结构的倒塌机制。如下图所示，当结构由 于外部原因，在局部失去支撑，此时分析结构的现状。
应进行弹的单层钢筋混凝 土柱厂房的横向排架
2) 7 9 度时楼层屈服强度系数小于0.5 的钢 筋混凝土框架结构 3) 高度大于150m 的钢结构
4) 甲类建筑和9 度时乙类建筑中的钢筋混凝 土结构和钢结构 5) 采用隔震和消能减震设计的结构
宜进行弹塑性变形验算的结构
结构薄弱部位的判断
1。最大层间位移、最大有害层间位移所在的楼层； 2。层间位移、有害层间位移超过规范限值的楼层； 3。结构构件塑性铰、剪力墙破坏点比较集中的部位； 4。结构局部变形较大的部位； 5。结构弹塑性反应力突变的部位。
薄弱部位
薄弱层
结构抗倒塌验算
• 1。需求谱曲线（周期-影响系数曲线）——结构在静 力推覆分析过程中，随着结构的破坏、结构阻尼的增 加、结构自振周期的变化，反映出结构在设计烈度大 震下的弹塑性最大水平地震影响系数曲线。该曲线综 合反映了结构弹塑性变形过程中地震作用变化的情况。 2。能力曲线（周期-加速度曲线）——基于等效单质点体 系综合统计出的结构周期加速度曲线。随着结构进入 弹塑性状态，结构的自振周期、顶点加速度反应也发 生变化，当该曲线穿过需求普曲线时，说明结构能够 抵抗设计烈度的大震，否则就认为不能抵抗设计烈度 的大震情况。越早穿过需求普曲线，说明结构抵抗大 震的能力越强，当曲线趋于水平时，说明结构接近破 坏、倒塌；

3.2.2 由于房屋的重要性程度及建筑使用功能不同， 结构或结构部位及结构构件的抗震设防目标也不完全相同， 应根据具体情况采取相应的抗震措施
3.2.3 针对工程的需要和可能，可以对整个结构，也可 以对某些部位或关键构件，灵活运用功能的专门要求 。
3.3.6 为避免发生脆性破坏，设计中应控制混凝土结构 构件的受剪截面面积，满足规范对剪压比的限值要求。
3.3.7 性能目标中的抗震构造“基本要求”相当于混凝 土结构中四级抗震等级的构造要求，低、中、高和特种延性 要求，大致相当于混凝土结构中三、二、一和特一级抗震等 级的构造要求。考虑地震作用的不确定性，对工程设计中的 延性要求宜适当提高。
4.1 大同博物馆工程抗震性能化设计与分析 4.2 鄂尔多斯东方大厦工程抗震性能化设计与分析 4.3 昆山文化艺术中心工程抗震性能化设计与分析 4.4 哈尔滨华鸿工程抗震性能化设计与分析 4.5 武警老干部活动中心工程抗震性能化设计与分析 4.6 浦项中心工程抗震性能化设计与分析 4.7 新汶矿业集团研发中心工程抗震性能化设计与分析 4.8 劳动关系学院工程抗震性能化设计与分析 4.9 少墙框架结构的抗震性能化设计与分析（P210）
3.2.7 性能目标3 ■ 在中震下已有轻微塑性变形，大震下有明显塑性变 形（图2-1中OCC′至ODD′之间）。
3.2.8 性能目标4 ■ 在中震下的损坏已大于性能目标3，结构总体的承载 力略高于一般情况（图2-1中ODD′至OEE′之间）。 ■ 结构应进行非线性分析。 ■ 结构的薄弱部位或重要部位构件在大震下允许达到屈 服阶段，但满足选定的变形限值（如除框架结构以外的混 凝土结构，在大震下的层间弹塑性变形控制在1/500~1/300 ）。 ■ 竖向构件不发生剪切等脆性破坏。 ■ 各构件的细部抗震构造应满足高延性的要求（相当于 混凝土结构中一级抗震等级的构造要求）。

提供了较大的侧向刚度，位移得到控制。
3.1
结构抗震概念设计
五、合理的结构材料
• 延性系数（表示极限变形与相应屈服变形之比）高； • “强度/重力”比值大（轻质高强）； • 匀质性好； • 正交各向同性； • 构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并
图 断层和断裂带 “有地震必有断层，有断层必有地震”
3.1
结构抗震概念设计
断裂及其工程影响
地质调查结果： •沿龙门山中央主断裂 带的地表破裂从映秀镇 至北川长200km； • 沿龙门山山前断裂带 的地表破裂从都江堰至 汉旺镇长40km 。
(图源：张培震, 2008)
汶川地震的 启示和教训
位于地震 断层的建筑， 由于地震断错 和地面强大振 动，带来房屋 毁灭性坍塌。
填充墙。
4层以上平面图
2）竖向不规则：塔楼上部（4层
楼面以上），北、东、西三面布
置了密集的小柱子，共64根，支
承在过渡大梁上，大梁又支承在
其下面的10根柱子上。上下两部
分严重不均匀，不连续。
3）主要破坏：第4层与第5层之 间(竖向刚度和承载力突变),周围
4层以下平面图
剖面图
柱子严重开裂，柱钢筋压屈；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙
• 这里的“规则”包含了对建筑平面、立面外形尺寸，抗 侧力构件的布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因 素的综合要求。
• “规则”的具体界限随结构类型的不同而异，需要建筑 师和结构师相互配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。
3.1
结构抗震概念设计
• 建筑抗震设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严 重不规则的设计方案；
①竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换

隔震结构地震反应弹塑性分析方法隔震结构是在建筑物的基础和上部结构之间设置一种可以产生相对滑移的滑板，也就是层可靠性很高的隔离层。

隔震结构的隔震原理：由于隔震层水平刚度较小，能延长了结构自振周期，避免了地震动的卓越周期，使结构的加速度反应减低而结构的位移反应增大。

对滑板之间的滑移摩擦力进行控制控制阻尼，由于隔震层具有较大的阻尼从而使结构的加速度反应和位移反应也有所减小。

结构地震反应是现代减震和隔震设计理论的核心内容，是验证结构减震和隔震性能的关键步骤。

根据计算分析理论的不同,地震反应弹塑性分析方法可分为FNA法、反应谱分析法、pushover分析法和动力反应法。

快速非线性分析(FNA)方法是一种非线性分析的有效方法，在这个方法中，非线性被作为外部荷载来处理，形成考虑非线性荷载并修正的模态方程。

该模态方程与结构线性模态方程相似，因此可以对模态方程进行类似于线性振型的分解求解，然后基于泰勒级数对解的近似表示，使用精确分段多项式积分对模态方程迭代求解。

最后基于前面分析所得到的非线性单元的变形和速度历史计算非线性力向量，并形成模态力向量，形成下一步迭代新的模态方程求解。

FNA方法适用于非线性结构动力分析求解，同时也可以对静力荷载分析工况进行求解。

反应谱法是一种拟动力方法，也是一种统计方法。

反应谱法考虑地面运动的强弱、场地土的性质以及结构的动力特性对地震的影响，因此可近似反应地震对结构的作用。

另外由于反应谱法与传统设计方法比较接近,因此得到了广泛的应用。

各国规范都给出了设计反应谱曲线。

反应谱法首先用动力方法计算质点体系地震反应去建立反应谱，再用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载，然后按照静力方法进行结构的计算和设计。

加速度反应谱是通过对一系列具有不同自振特性的单自由度体系输入地震动数据，记录每个单自由度体系的加速度最大反应，以结构的自振周期为横坐标对应的加速度反应为纵坐标绘出。

非线性静力分析法又称pushover分析法又称倾覆分析，指的是结构分析模型在一个结构高度为某种规定分布形式且逐渐增加的侧向力或侧向位移作用下，直至结构控制点达到目标位移的过程。

在上述三种位移控制加载制度中。以变幅等幅
混合加载方案使用得最多。
18
Lab of Prof. Tian Shizhu
(2) 力控制加载
力控制加载是在加载过程中，以力作为控制值， 按一定的力幅值进行循环加载。因为试件屈服后难 以控制加载的力，所以这种加载制度较少单独使用。
19
Lab of Prof. Tian Shizhu
结构实验技术
教授 土木工程学院
1
Lab of Prof. Tian Shizhu
§2.7 建筑结构抗震试验方法
地震造成的灾害是极其严重的: 1976年唐山地震；1985年墨西哥城地震 1995年阪神地震；1999年台湾地震 2008年汶川地震等
为了减少人员伤亡和经济损失，提高建筑物 的抗震能力，确保人民生命和财产不受损失，需 要进行抗震理论的研究。
36
Lab of Prof. Tian Shizhu
(6) 耗能
目前对构件的耗能能力没有统一的评定标准。 常用等效粘滞阻尼系数与功比指数来表示。 等效粘滞阻尼系数(如图）：
he

1 2
.
ABC OBD
图形面积 三角形面积
功比指数：
I
s w

Qi i Qy y
37
Lab of Prof. Tian Shizhu
21
Lab of Prof. Tian Shizhu
如图为在梁一柱节点拟静力试验中被普遍采用的一 种力—位移混合加载制度。
22
Lab of Prof. Tian Shizhu
4．双向反复加载制度
为了研究地震对结构构件的空间组合效应，克 服采用在结构构件单方向(平面内)加载时不考虑另 一方向(平面外)地震力同时作用对结构影响的局限 性，可在x，y两个主轴方向(二维)同时施加低周反 复荷载。