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型钢框架混凝土核心筒和钢框架支撑核心筒结构弹塑性时程分析第十届中日建筑结构技术交流会南京型钢框架一混凝土核心简和钢框架一支撑核心简 结构弹塑性时程分析王斌张翠强吕西林同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学结构工程与防灾研究所AbstraCtCurrently noIllinear time llistory amlySis of seismic analysis of mgh-rise buildingshas b een widely use 也but itS amlysis methodS still rleed deVel 叩ment and improVement ． Sino-Japanese S 饥JcturalEngine 甜ng Con6毒rence decided to iIlitiate a nonlinear time histo 呵analysis conlpmtive study in 20 l 2，andt11en organized eight corplofatio 璐at home and abroad for the same case study ．In this paper ，the two cases ，steel reinf ．orced coIlcrete 丘arr 圮-concrete tIl_be smlcture and steel 台arIle-braced n|be s 仃uctllre ，were analyzed based onso 胁are NosaCAD20 l 0 and Midas Building respectiVely ．The nonliTlear time 11istoD ，analysis with7孕oundmotio 璐、Ⅳas 训edout under me rarely ear 廿1quake with inteIlsit)，8．The def ．0丌】[】ation and damagedeVel 叩mentof the s 虮lctllre we 陀stlldied ． Key 帅rds Hybrid stru 【c 咖； noIllinear ti 眦llisto 巧amlysis ；s eisIIlic perf ．0nmnce1引言2012年中日建筑结构技术交流会中日双方研究决定进行中日高层建筑结构弹塑性时程的算例对 比分析活动，组织了国内外8家单位对相同案例进行分析比较【l 】。
例题动力弹塑性分析2 例题. 钢筋混凝土框架动力弹塑性分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen做动力弹塑性分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。
此例题的步骤如下:1.简要2.设定操作环境及定义材料和截面3.用建模助手建立模型平面4.生成框架柱5.楼层复制及生成层数据文件6.定义边界条件7.输入楼面荷载8.定义结构类型9.定义质量10.定义配筋11.定义及分配铰特性值12.输入时程分析数据13.运行分析14.查看结果例题 动力弹塑性分析31.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen 的动力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型为二层钢筋混凝土框架结构。
(该例题数据仅供参考) 基本数据如下：轴网尺寸：见平面图 柱: 300x300 主梁： 200x300 混凝土： C30 层高： 一～二层 ：3.0m 地震波： El Centro分析时间： 12 秒图1 分析模型例题动力弹塑性分析4 2.设定操作环境及定义材料和截面在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面1.主菜单选择文件>新项目2.主菜单选择文件>保存:输入文件名并保存3.主菜单选择工具>单位体系:长度 m, 力 kN图2 定义单位体系4.主菜单选择模型>材料和截面特性>材料：添加：定义C30混凝土材料号：1 名称：C30 规范：GB(RC)混凝土：C30 材料类型：各向同性5.主菜单选择模型>材料和截面特性>截面：添加：定义梁、柱截面尺寸注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
例题 动力弹塑性分析5图3 定义材料图4 定义梁、柱截面例题动力弹塑性分析6 3.用建模助手建立模型主菜单选择文件>新项目主菜单选择模型>结构建模助手>框架：输入：添加x坐标，距离3，重复2；添加z坐标，距离3，重复2；编辑： Beta角，90度；材料，C30；截面，200x300；生成框架；插入：插入点，0，0，0；Alpha，－90。
弹塑性时程分析方法将结构作为弹塑性振动体系加以分析，直接按照地震波数据输入地面运动，通过积分运算，求得在地面加速度随时间变化期间内，结构的内力和变形随时间变化的全过程，也称为弹塑性直接动力法。
基本原理多自由度体系在地面运动作用下的振动方程为：式中、、分别为体系的水平位移、速度、加速度向量；为地面运动水平加速度，、、分别为体系的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵。
将强震记录下来的某水平分量加速度－时间曲线划分为很小的时段，然后依次对各个时段通过振动方程进行直接积分，从而求出体系在各时刻的位移、速度和加速度，进而计算结构的内力。
式中结构整体的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵通过每个构件所赋予的单元和材料类型组装形成。
动力弹塑性分析中对于材料需要考虑包括：在往复循环加载下，混凝土及钢材的滞回性能、混凝土从出现开裂直至完全压碎退出工作全过程中的刚度退化、混凝土拉压循环中强度恢复等大量非线性问题。
基本步骤弹塑性动力分析包括以下几个步骤：(1) 建立结构的几何模型并划分网格；(2) 定义材料的本构关系，通过对各个构件指定相应的单元类型和材料类型确定结构的质量、刚度和阻尼矩阵；(3) 输入适合本场地的地震波并定义模型的边界条件，开始计算；(4) 计算完成后，对结果数据进行处理，对结构整体的可靠度做出评估。
计算模型在常用的商业有限元软件中，ABAQUS、ADINA、ANSYS、MSC.MARC都内置了混凝土的本构模型，并提供了丰富的单元类型及相应的前后处理功能。
在这些程序中一般都有专用的钢筋模型，可以建立组合式或整体式钢筋。
以ABAQUS为例，它提供了混凝土弹塑性断裂和混凝土损伤模型以及钢筋单元。
其中弹塑性断裂和损伤的混凝土模型非常适合于钢筋混凝土结构的动力弹塑性分析。
它的主要优点有：(1) 应用范围广泛，可以使用在梁单元、壳单元和实体单元等各种单元类型中，并与钢筋单元共同工作；(2) 可以准确模拟混凝土结构在单调加载、循环加载和动力荷载下的响应，并且可以考虑应变速率的影响；(3) 引入了损伤指标的概念，可以对混凝土的弹性刚度矩阵进行折减，可以模拟混凝土的刚度随着损伤增加而降低的特点；(4) 将非关联硬化引入到了混凝土弹塑性本构模型中，可以更好的模拟混凝土的受压弹塑性行为，可以人为指定混凝土的拉伸强化曲线，从而更好的模拟开裂截面之间混凝土和钢筋共同作用的情况；(5) 可以人为的控制裂缝闭合前后的行为，更好的模拟反复荷载作用下混凝土的反应。
弹塑性时程分析在工程结构中的研究进展及应用摘要：弹塑性时程分析是现有能够比较真实反映结构在动力荷载下受力全过程的一种方法，本文在了解弹塑性时程分析原理的基础上，总结了其近年来最新的研究进展，全面了解了弹塑性时程分析的关键步骤，以及还需要进一步研究的问题。
文章的最后给出了弹塑性时程分析的几个应用实例。
关键字：本构关系 P-Δ效应逐步积分纤维模型空间模型实时阻尼0 引言目前我国进行抗震设计的基本目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”，另外，也可根据不同建筑的安全需求与经济方面的许可程度，按照性能化目标的思想，抗震设计目标可在基本目标下进一步细化与提高。
一般来说，在安全与经济双重目标要求下，结构在小震状态下，基本上处于弹性状态，变形也较小，此时采用线弹性方法分析内力与变形是可行的。
结构在中震状态下，少部分构件已进入塑性状态且变形加大。
此时，若仍然采用线弹性方法来分析，则存在较大误差。
结构在大震状态下，部分构件已进入塑性状态，并产生大变形，其P-△效应加剧，几何非线性程度加大，故计算分析不能采用线弹性方法，也不宜采用静力弹塑性方法，而应采用弹塑性动力时程分析方法。
所以说弹塑性动力时程分析方法是实现结构大震与中震下结构性能目标的基本分析方法。
1 弹塑性时程分析的基本原理结构分析的主要目标是获取结构的位移场、应变场及应力场，三者之问具有密切的关系，故仅需获得结构位移场即可。
通过离散化的方法，按粘性阻尼理论，可将结构的弹塑性动力学方程表达如下：Mu+Cu+Ku=F(t)式中：u为节点位移向量，结构连续体的位移场可通过节点位移向量求得；M为质量矩阵；C 为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；F为外力向量函数；t为时间变量。
由于在外力作用下，结构可能具有几何非线性与本构非线性(弹塑性本构是非线性本构中的一种)，结构的形态、刚度矩阵及阻尼矩阵不断变化，使得上述方程的求解非常复杂。
就刚度矩阵而言，它是由单元刚度矩阵K。
组装而成。
框架核心筒结构抗震性能分析研究段瑾;刘东泽【摘要】In this paper some analysis is practiced on a real-world project,that is,the frame-core-tube structures, we establish the calculation model of the frame-core-tube structures using the finite ele-ment analysis software NOSACAD. The elasto-plastic time history analysis is carried out under the fre-quent and rare intensity of 7 degree earthquake. The seismic behavior , failure mechanism and cracking pattern are estimated basing on the experimental results, including natural frequencies, acceleration and displacement responses of the model under earthquakes of different intensity, used to appraise seismic performance and the rationality of the design.%文以某框架核心筒结构为工程背景,用有限元分析软件NOSACAD建立结构分析模型,对结构进行7度多遇和7度罕遇烈度下的弹塑性时程分析.研究框架剪力墙结构的动力特性及在不同烈度地震作用下的加速度反应、位移反应、及层间位移反应等.根据模型结构破坏情况分析结构的薄弱部位和破坏机理,评价结构抗震性能和设计合理性.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2011(033)011【总页数】3页(P39-41)【关键词】框架剪力墙;弹塑性时程;抗震性能;NOSACAD【作者】段瑾;刘东泽【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所, 上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所, 上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU352.111 工程概况结构在地震作用下的弹塑性动力时程分析能较好地反映结构的破坏机制及构件的塑性破坏过程，在识别结构薄弱环节、有效控制地震造成的建筑损坏程度及经济损失方面，具有无法替代的优势。
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。
