靜力彈塑性分析方法

1、靜力彈塑性分析方法（pushover法）的確切含義及特點結(jié)構(gòu)彈塑性分析方法有動力非線性分析（彈塑性時程分析）和靜力非線性分析兩大類。動力非線性分析能比較準切而完整的得出結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的反應全過程，但計算過程中需要反復迭代，數(shù)據(jù)量大，分析工作繁瑣，且計算結(jié)果受到所選用地震波及構(gòu)件恢復力和屈服模型的影響較大，一般只在設計重要結(jié)構(gòu)或高層建筑結(jié)構(gòu)時采用。靜力彈塑性分析方法，是對結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下進行彈塑性變形分析的一種簡化方法，從本質(zhì)上說它

2、是一種靜力分析方法。具體地說，就是結(jié)構(gòu)計算模型上施加按某種規(guī)則分布的水平側(cè)向力，單調(diào)加載并逐級加大；一旦構(gòu)件開裂（或屈服）即修改其剛度（或使其推出工作），進而修改結(jié)構(gòu)總剛度矩陣，進行下一步計算，依次循環(huán)直到結(jié)構(gòu)達到預定的狀態(tài)（成為機構(gòu)、位移超限或達到目標位移），從而判斷是否滿足相應的抗震能力要求。靜力彈塑性分析方法（pushover法）分為兩個部分，首先建立結(jié)構(gòu)荷載－位移曲線，然后評估結(jié)構(gòu)的抗震能力，基本工作步驟為：第一步：準備結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

3、：包括建立模型、構(gòu)件的物理參數(shù)和恢復力模型等；第二步：計算結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力。第三步：在結(jié)構(gòu)每層質(zhì)心處，沿高度施加按某種規(guī)則分布的水平力（如：倒三角、矩形、第一振型或所謂自適應振型分布等），確定其大小的原則是：施加水平力所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與第一步計算的內(nèi)力疊加后，恰好使一個或一批構(gòu)件開裂或屈服。在加載中隨結(jié)構(gòu)動力特征的改變而不斷調(diào)整的自適應加載模式是比較合理的，比較簡單而且實用的加載模式是結(jié)構(gòu)第一振型。第四步：對于開裂或屈服的桿件

4、，對其剛度進行修改，同時修改總剛度矩陣后，在增加一級荷載，又使得一個或一批構(gòu)件開裂或屈服；不斷重復第三、四步，直到結(jié)構(gòu)達到某一目標位移（當多自由度結(jié)構(gòu)體系可以等效為單自由度體系時）或結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞（采用性能設計方法時，根據(jù)結(jié)構(gòu)性能譜與需求譜相交確定結(jié)構(gòu)性能點）。對于結(jié)構(gòu)振型以第一周期為主、基本周期在2s以內(nèi)的結(jié)構(gòu)，pushover方法能夠很好地估計結(jié)構(gòu)的整體和局部彈塑性變形，同時也能揭示彈性設計中存在的隱患（包括層屈服機制、過大變形以及強

5、度、剛度突變等）。在實際計算中必須注意一下幾個問題：（1）、計算模型必須包括對結(jié)構(gòu)重量、強度、剛度及穩(wěn)定性有較大影響的所有結(jié)構(gòu)部件。（2）對結(jié)構(gòu)進行橫向力增量加載之前，必須把所有重力荷載（恒載和參加組合的活荷載）施加在相應位置。析工況。靜力非線性分析工況完全獨立于所有ETABS中其它的分析類型。尤其是，任何為線性和動態(tài)分析執(zhí)行的初始PΔ分析在靜力非線性分析工況中沒有影響。只有線性模態(tài)形狀交互作用可在靜力非線性工況中用于荷載。靜力非線性分

6、析工況可被用于設計。通常把線性和非線性結(jié)果組合起來沒有意義，所以可以被用于設計的靜力非線性工況應包括所有的荷載、適當?shù)某叨龋鼈兛蔀樵O計檢查進行組合。荷載應用在給定的靜力非線性工況結(jié)構(gòu)上的荷載分布，定義為下列的一個或多個項的成比例組合：任一靜載工況。在三個全局方向的任一方向上的勻加速度作用。在每個節(jié)點力對于從屬此節(jié)點的質(zhì)量是成比例的，并在指定的方向上產(chǎn)生作用。任何特征或瑞茲模態(tài)的一個模態(tài)荷載。在每個節(jié)點的力與模態(tài)位移、模態(tài)角速度的平方（

7、w2）以及從屬此節(jié)點質(zhì)量的乘積成比例，并在模態(tài)位移方向上作用。每個建筑構(gòu)造方案的荷載組合是增加的，即如果是開始于前一個靜力非線性工況，它是對已經(jīng)在結(jié)構(gòu)上作用的荷載的額外補充。在單一工況下的分段施工期間，當被添加時，所指定的荷載應用到每個階段。如果在分段施工期間一個單元被刪除，則刪除全部被此單元攜帶的荷載（包括來自于以前工況的荷載）。荷載控制應用荷載有兩類明顯不同的控制。每個工況可使用一個不同的荷載控制類型。選擇通常根據(jù)荷載的物理性質(zhì)與結(jié)

8、構(gòu)的預期性能：力控制。應用全部指定的荷載組合。當已知荷載（如重力荷載），且預期結(jié)構(gòu)能夠支承此荷載時，應當使用力控制。分段施工需要力控制。位移控制。結(jié)構(gòu)中被監(jiān)控的單一位移分量（或成對位移）是被控制的。需要對荷載組合的數(shù)量增減，直到控制位移達到指定的數(shù)值為止。當找到了指定的位移（如抗震荷載）時，此處應用的荷載量事先是不知道的，或當結(jié)構(gòu)可預期失去強度或變成不穩(wěn)定時，應使用位移控制。位移控制不能用于分段施工。分析結(jié)果從靜力非線性分析中可獲得幾種

9、輸出類型：基底反力和監(jiān)控的位移可以被出圖。沿Pushover曲線上每個點的基底反力vs監(jiān)控的位移數(shù)值表格，連同超過其鉸屬性強制位移曲線上某些控制點的鉸數(shù)量表格，可在屏幕上查看、打印或保存為文件。基底反力vs監(jiān)控的位移可按ADRS格式出圖，此處垂直軸是譜加速度，而水平軸是譜位移。需要的譜可在出圖上被重疊。將能力譜（ADRS能力與需求曲線）、有效周期與有效阻尼的數(shù)值制成表格，以在屏幕中進行查看、打印或保存為文件。鉸排列的順序與每個鉸的色標狀