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用能力谱法分析钢混框架结构的抗震性能 时间:2009-06-20 00:00来源:/s/blog 作者:admin 点击: 5386次 一、计算简图 该结构为六层现浇钢筋混凝土框架，可见在正弯矩作用下，由于梁上铁较 少，但延性较好；而负弯矩作用下承载力高，延性较差。 两种柱截面的弯矩曲率关系和弯矩-轴力相关关系曲线如图 3 所示。 在 SAP2000 上输入参数时，得到屈服点（B）和极限 点 一、计算简图 该结构为六层现浇钢筋混凝土框架，取弱轴方向一榀平面框架计算，框架构件定位尺寸、构件编号以及各构件截面尺寸、配筋如图 1 所示。忽略填充墙、围护墙对结构刚度的贡献，在静力分析中将其折算为竖向荷载，在动力分析中将其折算为结构质量。 各构件的轴向刚度、抗弯刚度与剪切刚度列于表 1。表 1 中同时给出了各构件在静力分析中 承受的等效竖向荷载以及在动力分析中的质量密度。 表 1 中梁等效竖向线荷载按 1 倍恒载 0.5 倍活载组合。其中恒载考虑了梁自重，120mm 厚楼 板（屋面板）自重，2.0kN/m2 楼板（屋面板）面层作法以及 6kN/m 的填充墙竖向荷载。活荷载均 取 2.0kN/m2。表 1 中梁的等效质量密度是按梁的等效竖向恒荷载折算的，柱的等效质量密度取柱 本身的质量密度。 原结构楼盖为双向板布置，上述计算均按简化且偏于安全的原则将梁两侧半跨楼板之内的荷 载（质量）全部折算到梁上。 二、静力推覆分析 在 SAP2000 中完成静力推覆（Pushover）分析。塑性的定义通过构件端部离散的塑性铰来模 拟。利用截面分析软件 Response 2000 得到各构件截面的弯矩-曲率关系以及柱的弯矩-轴力相关关 系。在 SAP2000 建模中，梁端设置 M3 型塑性铰，即不考虑轴向力对截面抗弯承载力的影响；柱 端设置 PMM 型塑性铰。梁截面的弹塑性行为如图 2 所示，可见在正弯矩作用下，由于梁上铁较 少，截面承载力较低，但延性较好；而负弯矩作用下承载力高，延性较差。 两种柱截面的弯矩曲率关系和弯矩-轴力相关关系曲线如图 3 所示。 在 SAP2000 上输入参数时，首先将梁、柱截面的弯矩关系线性化，得到屈服点（B）和极限 点（C），而 SAP2000 中的 D、E 点则以保证计算的稳定性为目标估得。最终在 SAP2000 中定义 的塑性铰的参数如表 2、3 所示。其中梁上下铁不对称，其在正、负弯矩作用下参数不同；柱在正、 负弯矩作用下行为对称，柱的弯矩-轴力关系简化成双线性输入。 在 SAP2000 中，将上述塑性铰分别赋给梁、柱构件。注意在建模中，为防止同一单元上两个 铰竞相卸载引起计算失败，将每个杆件划分为两个单元，每个单元中只包含一个塑性铰。 采用一阶模态加载，静力推覆工况以静载工况的结果为起点。SAP2000 中静力推覆分析工况 的定义如图 4 所示。 图 5、6、7 所示。在加载参数中，选择用共轭位移控制加载的方 式，这是 SAP2000 推荐的控制方式，它代表结构中所有位移自由度的加权总和，可以反映结构中 最敏感的位移。监测位移选择结构的边柱的顶点在加载方向上的位移。 在结果保存选项中选取多步保存，保存步数适当选取得大一些。 在非线性参数收敛容差取 5%，这样一方面便于计算收敛，另一方面也能够满足结构分析的 需要。过小的收敛容差一方面可能造成计算成本的提高以及计算收敛的困难，另一方面在结构分析方面来讲并不必要。分析中不考虑几何非线性，塑性铰的卸载选择局部重分配选项（Apply LocalRedistribution）。试算表明，卸载整个结构虽然效率较高，但计算会提前中止。而第三种方法（RestartUsing Secant Stiffness）虽然计算总能收敛，但屈服后结构行为不稳定，屈服平台后结构反而有强 烈的强化趋势，与实际情况不符，故不予采用。 静力推覆分析得到如图 8 所示的结构基底剪力-顶点位移曲线（Pushover 曲线）。可见明显的 双线性趋势，结构进入塑性后有较长的硬化段，达到峰值剪力后有很短的平台段，随即结构失效， 基底剪力骤降。结构基底剪力峰值为 460.8kN，对应的顶点位移为 188.3mm。 待续