彈塑性分析沒那么復雜

2017-03-19  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

“三水準抗震設防,兩階段抗震設計”是我國現階段的基本抗震設計思想。對建筑結構進行罕遇地震作用下的彈塑性階段變形驗算即與“大震不倒”的第三水準設防目標相對應。相比于彈性分析,彈塑性分析經常讓工程師摸不著頭腦。其實不然,掌握了幾個概念后,彈塑性分析也就沒那么復雜了。

彈性與彈塑性

彈塑性分析與彈性分析的區別主要在三個方面:計算模型、材料本構、計算方式。

彈塑性計算模型
彈塑性分析計算模型采用鋼筋(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結構性能的影響。材料本構關系為非線性本構,不僅考慮材料的彈性模量,還考慮材料的屈服、強化、損傷、破壞等特性。彈塑性動力時程分析采用顯示或隱式積分方式計算。

彈塑性分析模型

單元損傷模型

地震加載條件
彈塑性動力時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《高規》表4.3.5設定,主方向為水平方向的工況三個方向地震動比值一般為1:0.85:0.65(一般以X或Y向為主方向,特殊情況下還需增加斜交方向工況)。對于特殊結構還需進行豎向地震為主工況分析,三向比例一般為0.4:0.4:1。

SAUSAGE軟件中地震參數設置

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:

分析結果評價
彈塑性分析結果主要包括結構整體性能和構件性能兩部分。結構整體性能包括結構彈塑性耗能機制、層間位移角、頂點位移時程、結構層剪力、基底剪力時程等。結構最大層間位移角一般需滿足《抗規》表5.5.5的規定,結構彈塑性基底剪力一般為小震計算結果的3~6倍。

構件性能

構件性能主要包括結構各種構件混凝土損傷情況、鋼筋和鋼材塑性應變情況以及特殊構件變形情況等。以此判斷結構是否滿足結構性能設計要求。構件的損壞主要以混凝土的受壓、受拉損傷因子及鋼材(鋼筋)的塑性應變程度作為評定標準,并與《高規》表3.11.2中構件的損壞程度對應。

結構損傷(SAUSAGE案例)

損傷性能級別

結語
總的來說,在理論上,彈塑性分析復雜程度遠遠大于彈性分析。但隨著軟件技術的進步以及實踐經驗的積累,彈塑性分析的應用技術壁壘已經大大縮小,使用也更加便捷快速,結構工程師在一定的理論基礎上,選用合適的分析軟件,彈塑性分析也沒有那么復雜!

SAUSAGE

功能優勢

PKPM-SAUSAGE軟件是國內少數在建筑結構非線性計算方法先進性方面可以與國際權威非線性軟件ABAQUS比肩的軟件;并且通過實現基于GPU顯卡的最新并行計算技術,在計算效率方面擁有一定的國際領先優勢;在軟件的易用性方面更符合我國建筑結構設計師的專業深度要求,顯著提高了復雜工程設計效率。

轉載自:技術鄰CAE學院,微信號: jishulink123

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