弹塑性时程分析法ppt课件.ppt
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1、 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮1 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮2恢复力模型恢复力模型双轴恢复力模型双轴恢复力模型单轴恢复力模型单轴恢复力模型双线型模型双线型模型三线型模型三线型模型曲线型模型曲线型模型坡顶退化双线型模型坡顶退化双线型模型平顶退化双线型模型平顶退化双线型模型考虑硬化状况的坡顶三线考虑硬化状况的坡顶三线型模型型模型不考虑硬化状况的平顶退不考虑硬化状况的平顶退化三线型模型化三线型模型骨架曲线和标准滞回曲线骨架曲线和标准滞回曲线 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电
2、子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮3(2)恢复力特性曲线()恢复力特性曲线(滞回曲线滞回曲线):): 定义:定义:恢复力:结构或构件抵抗变形的能力。恢复力:结构或构件抵抗变形的能力。恢复力特性:表示结构或构件的外力与变形的关系。恢复力特性:表示结构或构件的外力与变形的关系。 曲线种类:曲线种类:M(曲率)曲线;(曲率)曲线;M(转角)曲线;(转角)曲线;Pf(位移)曲线(位移)曲线 作用:作用:了解结构刚度了解承载力了解延性(变形能力)了解耗能能力(常了解结构刚度了解承载力了解延性(变形能力)了解耗能能力(常指积累耗能)指积累耗能)FX恢复力特性曲线 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电
3、子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮4骨架曲线骨架曲线(3 3)骨架曲线)骨架曲线定义定义滞回环开始卸载点的包络线,即为骨架曲线。滞回环开始卸载点的包络线,即为骨架曲线。 骨架曲线的特征参数骨架曲线的特征参数对于双线型:对于双线型:弹性刚度弹性刚度k0;层间屈服剪力层间屈服剪力Qy;刚度折减系数刚度折减系数对于三线型:对于三线型:弹性刚度弹性刚度k0;层间开裂剪力层间开裂剪力Qcr;层间屈服剪力层间屈服剪力Qy; 开裂点折线刚度开裂点折线刚度k1;屈服点折线刚度屈服点折线刚度k2;骨架曲线双线型三线型 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼
4、亮5(4)刚度退化)刚度退化 后面的滞回环比先前的滞回环更倒向横轴后面的滞回环比先前的滞回环更倒向横轴(5)滞回环)滞回环 恢复力特性曲线形成的每一个近似恢复力特性曲线形成的每一个近似封闭的环形曲线,叫做滞回环。封闭的环形曲线,叫做滞回环。(6)零载刚度退化规律)零载刚度退化规律 根据滞回曲线的形状载荷载为零时根据滞回曲线的形状载荷载为零时所确定的切线刚度,可作为加载或卸载所确定的切线刚度,可作为加载或卸载的刚度。的刚度。根据骨架曲线、标准滞回环和零载刚度退化规律,可以得出各种曲线或折线的恢复根据骨架曲线、标准滞回环和零载刚度退化规律,可以得出各种曲线或折线的恢复力计算模型。力计算模型。 工程
5、结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮6 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮7PPy-Py5403912,786U-UyUyk2k1k1PPy-Py5403126Uk2=0k1k18k17图4.1.1 坡顶退化双线型 图4.1.2 平顶退化双线型 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮84.1.1.14.1.1.1双线型模型双线型模型 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮92. 2. 双线型模型双线型模型力学描
6、述:力学描述: 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮10 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮11 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮12 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮13 对钢筋混凝土结构而言,由于有出现裂缝和逐步形成塑性区(或多个塑性阶对钢筋混凝土结构而言,由于有出现裂缝和逐步形成塑性区(或多个塑性阶段)的过程,一般多采用三线型模型作为恢复力模型。段)的过程,一般多采用三线型模型作为恢复力模
7、型。该模型较刚度退化二线型该模型较刚度退化二线型模型更能细致地描述钢筋混凝土结构或构件的实际恢复力特性。与刚度退化二线模型更能细致地描述钢筋混凝土结构或构件的实际恢复力特性。与刚度退化二线型模型类似,根据否考虑结构或构件屈服后的硬化状况,刚度退化三线型模型可型模型类似,根据否考虑结构或构件屈服后的硬化状况,刚度退化三线型模型可分为两类:考虑硬化状况的坡顶三线型模型和不考虑硬化状况的平顶退化三线型分为两类:考虑硬化状况的坡顶三线型模型和不考虑硬化状况的平顶退化三线型模型,如图模型,如图4.1.3和图和图4.1.4所示。所示。图4.1.3 坡顶退化三线型 图4.1.4 平顶退化三线型4.1.1.2
8、 4.1.1.2 三三线型模型线型模型 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮141. 三三线型模型主要特点线型模型主要特点: 三折线的第一段表示线弹性阶段,此阶段刚度为三折线的第一段表示线弹性阶段,此阶段刚度为k1,点,点1表示开裂点。表示开裂点。第二段折线表示开裂至屈服的阶段,此阶段刚度为第二段折线表示开裂至屈服的阶段,此阶段刚度为k2,点,点2表示屈服点。表示屈服点。第三段折线为屈服后阶段,其刚度为第三段折线为屈服后阶段,其刚度为k3。 若在开裂至屈服阶段卸载,则卸载刚度为若在开裂至屈服阶段卸载,则卸载刚度为k1。若屈服后卸载,则卸载刚。若屈
9、服后卸载,则卸载刚度取割线度取割线02的刚度的刚度k4。 中途卸载时,卸载刚度取中途卸载时,卸载刚度取k4。 12(23段)卸载至零第一次反向加载时直线指向反向开裂点(屈服段)卸载至零第一次反向加载时直线指向反向开裂点(屈服点),后续反向加载时直线指向所经历过的最大位移点。点),后续反向加载时直线指向所经历过的最大位移点。图4.1.3 坡顶退化三线型 图4.1.4 平顶退化三线型 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮152. 三三线型模型线型模型数学描述:数学描述: 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁
10、幼亮16 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮17 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮184.1.1.3 曲线型模型曲线型模型 钢筋混凝土结构典型的曲线型模型有谷资信提出的标准特征滞回曲钢筋混凝土结构典型的曲线型模型有谷资信提出的标准特征滞回曲线(线(Normalized Characteristic Loop, NCL)模型。)模型。NCL模型由骨架曲线模型由骨架曲线和标准滞回曲线组成。和标准滞回曲线组成。常用的骨架曲线表达式有以下几种:常用的骨架曲线表达式有以下几种:式中,式中,Q x为由材料
11、极限强度决定的参数。为由材料极限强度决定的参数。 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮19 从图中可以看出,从图中可以看出,NCL恢复力模型的滞回恢复力模型的滞回曲线形状与试验结果相曲线形状与试验结果相近,相比分段直线型恢近,相比分段直线型恢复力模型更能准确地反复力模型更能准确地反映钢筋混凝土结构的恢映钢筋混凝土结构的恢复力特性。复力特性。图4.1.5 不同的A和B值代表的滞回曲线形式 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮20 层模型层模型杆系模型杆系模型 单分量模型单分量模型双分量模型双分量模型三
12、分量模型三分量模型多弹簧模型多弹簧模型串联多质点系串联多质点系结构振动模型结构振动模型4.2 4.2 结构的振动模型结构的振动模型串联刚片系串联刚片系 工程结构抗震与防灾工程结构抗震与防灾电子教案电子教案 东南大学东南大学 丁幼亮丁幼亮214.2.1 层模型层模型 层模型以一个楼层为基本单元,用每层的刚层模型以一个楼层为基本单元,用每层的刚度(层刚度)表示结构的刚度。度(层刚度)表示结构的刚度。层模型假定建筑层模型假定建筑各层楼板在其自身平面内刚度无穷大,因此可将各层楼板在其自身平面内刚度无穷大,因此可将整个结构合并为一根竖杆,并将全部建筑质量就整个结构合并为一根竖杆,并将全部建筑质量就近分别
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