彈塑性分析沒那么復雜

nplaiyanfang 2020-06-15

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小編語

“三水準抗震設防，兩階段抗震設計”是我國現(xiàn)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(jīng)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(qū)別主要在三個方面：計算模型、材料本構、計算方式。

	彈性分析	彈塑性分析
計算模型	不考慮鋼筋	鋼筋+混凝土
材料本構	線彈性	非線性
計算方法	靜力、CQC等	顯示或隱式積分

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(jù)《高規(guī)》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(shù)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(guī)》表5.5.5的規(guī)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(guī)》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(jīng)驗的積累，彈塑性分析的應用技術壁壘已經(jīng)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(yōu)勢

PKPM-SAUSAGE軟件是國內少數(shù)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(xiàn)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(yōu)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(yè)深度要求，顯著提高了復雜工程設計效率。