pushover.

基于Pushover原理的RC框架结构静力弹塑性分析王忠凯2014210123主要内容Pushover简要概述1算例2模型分析与性能评估3结论4主要内容Pushover简要概述1算例2模型分析与性能评估3结论41.1Pushover分析方法原理静力弹塑性分析方法是沿结构高度施加某种规定分布的侧向力，在结构计算模型中，逐渐增加侧向力，直到结构产生位移超过允许值或认为结构破坏接近倒塌为止，最后评估结构整体的抗震性能的一种抗震设计分析方法。1.2Pushover分析方法的目的1)顶点侧移是否满足抗震规范规定的弹塑性顶点位移限值2)层间位移角是否满足抗震规范规定的弹塑性层间位移角限值。3)构件的局部变形是指梁、柱等构件塑性铰的变形,检验它是否超过建筑某一性能水准下的允许变形Step1Step2Step3Step4Step5建立结构模型包括几何尺寸物理参数定义和分配塑性铰施加全部竖向荷载确定结构的目标位移选择合适的水平加载模式，逐渐增加水平荷载，结构构件相继屈服，对结构性能进行评判。1.4Pushover分析方法的主要步骤优点1.5Pushover分析方法的优缺点1与动力弹塑性分析方法相比，Pushover分析法比较简单，概念清晰，便于理解，实施相对简单，能使设计人员及学者在一定程度上了解结构在强震作用下的反应，迅速找到结构的薄弱环节，从而完善抗震设计。2Pushover分析可以获得较为稳定的分析结果，减少分析结果的偶然性，同时可以大大节省分析时间和工作量。3在大震作用下，结构处于弹塑性工作状态，目前的承载力设计方法，不能有效估计结构在大震作用下的工作性能，但是，Pushover分析可以估计结构和构件的非线性变形，比承载力设计更为接近实际。1.5Pushover分析方法的优缺点缺点Pushover分析方法得到的结果与实际结构在地震作用下的反应是有一定差异的，只能定性的进行计算和整体把握，作为大震设计的参考。主要内容Pushover简要概述1算例2结构性能评估3结论4算例采用6层RC框架结构，各层平面布置见图1，布置形式常见于商场、图书馆等建筑。首层层高5.1m，其他层层高均为3.3m，总高度21.6m；设防烈度为8度（0.30g），地震分组为Ⅱ类场地第二组，抗震等级为二级。竖向荷载：楼面均布恒载为3.7kN/㎡，楼面均布活载为2kN/㎡，屋面均布恒载为4.5kN/㎡，屋面均布活载为0.5kN/㎡，楼面中间框架梁均布恒载为9.5kN/m，楼面边框架梁均布恒载为6.5kN/m，屋面框架边梁恒载为3.3kN/m。2.1工程简介图1RC框架结构平面图算例采用有限元软件SAP2000进行模拟计算，RC框架结构三维图见图2。图2SAP2000中RC框架结构三维图2.1工程简介2.2定义塑性铰根据构件受力状态的不同，对梁、柱定义不同形式的塑性铰。（1）梁为受弯构件，因此，定义梁单元M主弯曲较，指定在梁的两端。（2）柱为压弯构件，因此，定义柱单元PMM较，指定在柱的两端。2.3与中国规范相关的参数转换1参数转换原因SAP2000在进行Pushover分析时结合了ATC-40中的方法，但是，ATC-40反应谱中地震系数CA和CV的与场地土类别、地震区划（美国）系数、近源地震系数等参数有关，上述参数主要根据美国的情况和勘测方法确定，因此在使用中国规范时需要转化参数CA和CV。2.3与中国规范相关的参数转换2根据中国规范中反应谱与美国规范中反应谱的关系转化参数CA和CV。经查文献得到当阻尼比为0.05时，可以近似得到：CA=0.4αmax，CV=Tgαmax。主要内容Pushover简要概述1算例2模型分析与性能评估3结论43.1模态分析结果本文利用SAP2000计算出了模型的前12阶周期，其中前3阶周期如下表。模态周期方向Mode11.379yMode21.388xMode31.123扭转由表2可以求出结构第一扭转振型（振型3，T3=1.123s）和第一平动振型（振型1，T1=1.379s）周期之比为0.814，小于0.9，满足规范对结构平面布置的要求。3.2塑性铰分布在推覆位移不断增加的加载情形下，塑性铰首先出现在梁端，随着推覆位移的增加，梁端塑性变形逐渐加大，塑性铰的数量也逐渐增加，并且早先出现的塑性铰的转动量也逐渐增加，当加载到一定程度后，第一层柱的下端出现塑性铰，随着推覆位移的继续增加其它柱也陆续出现塑性铰，并且早先出现塑性铰的柱子塑性变形加大，柱子中塑性铰的出现先后顺序随楼层的增高而滞后。从最后的塑性铰分布可以看出，塑性铰大多数出现在框架梁端，基本符合“强柱弱梁”的设计要求。（a）Y方向Pushover分析塑性铰分最初分布（b)Y方向Pushover分析塑性铰最终分布3.3Y向性能评估——多遇地震Y向多遇地震下Spectrum分析与Pushover分析对比工况基底剪力顶层位移Spectrum2789.82KN44.4mmPushover2551.19kN42mm误差8.55%5.71%基底剪力与顶点位移误差均在可接受范围之内。对于地震Pushover分析与Spectrum分析对比表多遇地震时Pushover分析Y向分析结果3.3Y向性能评估——罕遇地震Pushover分析方法计算结构罕遇地震作用下的结果为：顶点位移为183mm，基底剪力为6197.54kN，层间位移角满足《抗震设计规范》（GB50011-2010）中要求的RC框架弹塑性层间位移角不大于1/50的要求。0.0000.0050.0100.0150.02001234567楼层层间位移角Pushover-Y规范1/50Pushover分析Y向层间位移角罕遇地震时Pushover分析Y向分析结果主要内容Pushover简要概述1算例2结构性能评估3结论44结论（1）利用Pushover分析方法对RC框架结构进行罕遇地震作用下的分析，塑性铰大多数出现在框架梁端，证明本RC框架结构基本符合“强柱弱梁”的设计要求。（2）利用Pushover分析方法对RC框架结构进行多遇地震作用下的分析，可以获得与弹性反应谱计算结果相差不大的结果，所以Pushover分析方法可以作为弹性反应谱计算结果的检验手段。（3）对按反应谱分析方法进行设计的RC框架结构进行Pushover分析，罕遇地震下结构出现明显的屈服现象，但是变形仍在可控制的范围之内，满足《抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定的要求，表明结构具有较好的抗震性能。请各位老师批评指正。