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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。
建 筑 结 构 学 报(增刊1)J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s (S u p p l e m e n t a r y I s s u e 1)弹性与弹塑性动力时程分析方法中若干问题探讨杨志勇,黄吉锋,邵 弘(中国建筑科学研究院结构所,北京100013)摘要:依据大量实际工程弹性、弹塑性动力时程分析经验,结合实际工程应用,探讨了弹性、弹塑性动力时程分析方法中的一些基本问题。
针对性地分析了动力时程分析方法中地震波的离散性;地震波如何与反应谱曲线在统计意义上相符;人工模拟地震波方法及其工程应用;弹性、弹塑性时程分析法选取地震波的基本原则;弹性时程分析法地震波的选取数量;如何将反应谱分析结果与时程分析结果取较大值等方面的问题。
通过大量的算例分析可以看出,正确地应用弹性、弹塑性动力时程分析方法需要从多个方面进行准确理解和把握,教条地应用很难发挥弹性、弹塑性动力时程分析应有的作用。
关键词:弹性时程分析法;弹塑性时程分析法;地震波;反应谱中图分类号:T U 311.3 文献标识码:AD i s c u s s i o n o n l i n e a r a n d n o n l i n e a r t i m e h i s t o r y a n a l y s i s m e t h o dY A N GZ h i y o n g ,H U A N GJ i f e n g ,S H A OH o n g(B u i l d i n g S t r u c t u r e R e s e a r c h I n s t i t u t e ,C h i n a A c a d e m y o f B u i l d i n g R e s e a r c h ,B e i j i n g 100013,C h i n a )A b s t r a c t :T h i s p a p e r d i s c u s s e dl i n e a r a n dn o n l i n e a r t i m eh i s t o r y a n a l y s i s m e t h o d ,e s p e c i a l l y c o n c e r n i n g w i t ht h ef o l l o w i n gi s s u e s :t h e d i s p e r s e o f e a r t h q u a k e w a v e ,s c a l i n g t h e e a r t h q u a k e w a v e t o f i t t h e d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u mo f C h i n a c o d e ,t h e e a r t h q u a k e w a v e s i m u l a t i o n m e t h o d ,t h e b a s i c p r i n c i p l e o f e a r t h q u a k e w a v e s e l e c t i o n ,t h e n u m b e r o f w a v e s r e q u i r e d i n t i m e h i s t o r y a n a l y s i s ,a n d t h e m a x i m u ms t r u c t u r a l r e s p o n s e f r o ms p e c t r u ma n a l y s i s a n dt i m e h i s t o r ya n a l y s i s .A s s h o w ni nm a n y e x a m p l e s ,l i n e a r a n d n o n l i n e a r t i m e h i s t o r y a n a l y s i s m e t h o ds h o u l db e u s e da p p r o p r i a t e l y t o o b t a i n u s e f u l r e s u l t s .K e y w o r d s :l i n e a r t i m e h i s t o r y a n a l y s i s m e t h o d ;n o n l i n e a r t i m e h i s t o r y a n a l y s i s m e t h o d ;e a r t h q u a k e w a v e ;r e s p o n s e s p e c t r u m基金项目:建设部软科学研究资助项目(06-K 9-31)。
Sap2000精华贴集锦1、sap2000反应谱分析里有一个scale放大系数是怎么回事？应该怎么输入？答：（1）scale不仅调峰值，整个加速度时程都会乘以这个系数。
marry11（2）新的抗震规范，规定了不同地震烈度下，多遇和罕遇地震对应的地震加速度时程曲线的最大值，如8度地区对应的设计基本地震加速度为0.16g。
marry11（3）scale就是个放大系数，让最后得到的数值为程序需要，比如在反应谱分析中，如果输入的地震系数，那么scale就是g（要注意单位，如果采用m，就输入9.8，如果是mm，就输入9800），如果反应谱直接输入了谱加速度，那么scale就是1。
在时程分析中也同理。
Xfjiang说明：在“定义”－“反应谱函数”中选择chinese2002添加反应谱函数时，在此界面中的“加速度”栏中的各个数值代表不同时间的地震影响系数α，而地震反应谱gTTSa⨯=)()(α。
（4）楼上说得对，但是输入1时也要注意单位，因为sap本身要求这个地方输的不是简单的放大系数，而是与单位有关的一个加速度，因此要注意单位。
Ngmxf（5）我个人觉得是这样，这个系数有2个作用：一个是进行地震方向组合；还可以用来修正反应谱曲线中的数值，因为大多数人都是按照规范中的地震影响系数曲线公式去得到反应谱曲线的，这个曲线纵坐标是地震影响系数。
所以可以在反应谱分析选项中用这个scale factor去调整，即把scale factor 设为重力加速度，单位一定要搞清楚。
sap的原意应该是进行地震方向组合用的。
如果当时在输反应谱曲线时就把纵坐标变为影响系数乘以重力加速度的话那第二个作用就不存在了。
Z625（6）g就是那个scale，还是同意这个，Scale还是取决于单位，比如国内通常取用9.8，因为大家用的都是 m 、N、s。
当用英制的时候就要注意单位的变换了，用Kip, ft, 时 scale 是32.2。
用lb, in 时，scale 取386。
SAP2000弹塑性分析方法运用总结结构的抗震设计一般可通过三个方面来实现，一种是增加结构的截面和刚度来“抗震”，此时如果要使结构在大震作用下保持弹性状态，结构需要具有如右图所示的承载能力，此时结构的设计截面会变得非常不经济；第二种方法是容许结构发生一定的塑性变形，并保证结构不发生倒塌的"耐"震设计（或叫延性设计）；第三种方法是通过一些装置地震响应比较（如阻尼器、隔振装置等）来吸收能量的"减"震或"隔"震设计。
当结构和结构构件具有一定的延性时，大震作用下部分构件会发生屈服，此时结构的周期会变长，结构周期的变长反过来减小了地震引起的惯性力，即塑性铰的出现吸收了部分地震能量，从而避免了结构的倒塌。
对结构抗震性能的评价以往多从强度入手，但结构在发生屈服后仍具有一定的耗能和变形能力，因此用能够反映结构延性和耗能能力的变形评价结构的抗震性能应更为合适。
通过动力弹塑性分析我们不仅要了解结构发生屈服和倒塌时的地震作用的大小，同时也要了解结构的变形能力（弹塑性层间位移角、延性系数等）、构件的变形能力、铰出现顺序等，从而实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准设防目标。
目的：1) 评价建筑在罕遇地震下的抗震性，根据主要构件的塑性破坏情况和整体变形情况，确认结构是否满足性能目标的要求。
2) 研究超限对结构抗震性能的影响，包括罕遇地震下的最大层间位移；3)根据以上分析结果，针对结构薄弱部位和薄弱构件提高相应的加强措施。
弹塑性分析两种方法：1、静力弹塑性方法push-over2、动力弹塑性时程分析《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》)第1.0.1条中规定了三水准设防目标为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。
《抗规》5.5.2条中分别规定了"应"进行弹塑性变形验算和"宜"进行弹塑性变形验算的结构。
sap2000时程分析（Time-history Analysis）学习小结一、什么时程分析？1.1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。
1.2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。
由时程分析可得到各个质点随时间变化的位移、速度和加速度动力反应，进而计算构件内力和变形的时程变化。
时程分析法是世纪60年代逐步发展起来的抗震分析方法。
用以进行超高层建筑的抗震分析和工程抗震研究等。
至80年代，已成为多数国家抗震设计规范或规程的分析方法之一。
时程分析法在数学上称步步积分法,抗震设计中也称为“动态设计”。
由结构基本运动方程输入地面加速度记录进行积分求解，以求得整个时间历程的地震反应的方法。
此法输入与结构所在场地相应的地震波作为地震作用,由初始状态开始,一步一步地逐步积分,直至地震作用终了。
是对工程的基本运动方程，输入对应于工程场地的若干条地震加速度记录或人工加速度时程曲线，通过积分运算求得在地面加速度随时间变化期间结构的内力和变形状态随时间变化的全过程，并以此进行结构构件的截面抗震承载力验算和变形验算。
1.3振型分解法仅限于计算结构在地震作用下的弹性地震反应。
时程分析法是用数值积分求解运动微分方程的一种方法，在数学上称为逐步积分法。
这种方法是从t=0时刻开始，一个时段接着一个时段地逐步计算，每一时段均利用前一时段的结果，而最初时段应根据系统的初始条件来确定初始值。
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。
Sap2000精华贴集锦1、sap2000反应谱分析里有一个scale放大系数是怎么回事？应该怎么输入？答：（1）scale不仅调峰值，整个加速度时程都会乘以这个系数。
marry11（2）新的抗震规范，规定了不同地震烈度下，多遇和罕遇地震对应的地震加速度时程曲线的最大值，如8度地区对应的设计基本地震加速度为0.16g。
marry11（3）scale就是个放大系数，让最后得到的数值为程序需要，比如在反应谱分析中，如果输入的地震系数，那么scale就是g（要注意单位，如果采用m，就输入9.8，如果是mm，就输入9800），如果反应谱直接输入了谱加速度，那么scale就是1。
在时程分析中也同理。
Xfjiang说明：在“定义”－“反应谱函数”中选择chinese2002添加反应谱函数时，在此界面中的“加速度”栏中的各个数值代表不同时间的地震影响系数α，而地震反应谱gTTSa⨯=)()(α。
（4）楼上说得对，但是输入1时也要注意单位，因为sap本身要求这个地方输的不是简单的放大系数，而是与单位有关的一个加速度，因此要注意单位。
Ngmxf（5）我个人觉得是这样，这个系数有2个作用：一个是进行地震方向组合；还可以用来修正反应谱曲线中的数值，因为大多数人都是按照规范中的地震影响系数曲线公式去得到反应谱曲线的，这个曲线纵坐标是地震影响系数。
所以可以在反应谱分析选项中用这个scale factor去调整，即把scale factor设为重力加速度，单位一定要搞清楚。
sap的原意应该是进行地震方向组合用的。
如果当时在输反应谱曲线时就把纵坐标变为影响系数乘以重力加速度的话那第二个作用就不存在了。
Z625（6）g就是那个scale，还是同意这个，Scale还是取决于单位，比如国内通常取用9.8，因为大家用的都是m 、N、s。
当用英制的时候就要注意单位的变换了，用Kip, ft, 时scale 是32.2。
用lb, in时，scale 取386。
基于SAP2000的平面单层框架结构弹塑性分析摘要：本文基于SAP2000软件，对一常规的单层平面框架结构进行弹塑性分析，分别使用静力弹塑性方法和动力弹塑性方法进行结构分析，对静力分析所得的基底剪力-位移曲线和动力分析所得的顶点位移的时程曲线进行对比，分析这两种方法对结构抗震弹塑性分析的区别与优缺点。
关键词：SAP2000；静力弹塑性；动力弹塑性中图分类号：我国的结构设计规范目前采用多阶段抗震设计，具体措施是3水准设防（小震不坏，中震可修，大震不倒）。
大部分普通结构设计采用小震计算，少部分复杂结构进行中震和大震性能化抗震设计。
结构在进入中震和大震的阶段后，部分会进入弹塑性，因此传统的线弹性分析模型不再适用。
目前基于纤维模型、分层壳模型等微观精细化模型已经进入实用化阶段，SAP2000、Perform-3D等商用软件能够较好地解决非线性结构弹塑性分析问题。
本文基于SAP2000平台，对一常规的单层平面框架结构采用静力弹塑性和动力弹塑性方法进行分析，对比静力分析生成的基底剪力-位移曲线和动力分析得到的时程分析曲线，总结这两种方法的特征、区别和优缺点，为工程实践提供参考。
1静力弹塑性分析基本原理和应用静力弹塑性分析法（下文简称NSF，Nonlinear Static Procedure），方法是采用一定的结构分析模型进行推覆分析（Pushover Analysis），在分析结果基础上结合抗震性能需求（如需求谱、目标位移等），对结构抗震性能进行分析。
基本假定如下：（1）仅能考虑结构第一振型的影响，忽略高阶振型的影响。
（2）结构沿高度方向的变形可使用形状向量表示，且在地震作用的全过程，形状向量保持不变。
（3）楼板的平面内刚度无限大，不考虑楼板的平面外刚度，楼板在平面内仅发生刚体位移。
分析基本思路如下：（1）建立弹塑性模型，确定侧向推覆力的形式，得到顶点位移—侧向力曲线。
（2）选择用于评估的地震水准（中国规范、ATC40）。
