結(jié)構(gòu)百問11-Midas彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析

問:Midas動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析步驟

主要步驟:建立模型-彈性設(shè)計(jì)-更新配筋-定義塑性鉸-輸入時(shí)程分析數(shù)據(jù)-運(yùn)行分析-查看結(jié)果

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)可以跳過彈性設(shè)計(jì)和更新配筋步驟,直接進(jìn)行彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析。其中定義塑性鉸和輸入時(shí)程分析數(shù)據(jù)是關(guān)鍵步驟。

1、定義塑性鉸

根據(jù)單元類型的不同,選擇不同的塑性鉸方式。一般混凝土梁?jiǎn)卧x主彎矩方向塑性鉸,混凝土柱定義軸力-彎矩鉸,鋼桁架定義軸力鉸。混凝土截面采用Clough滯回模型,鋼材截面采用隨動(dòng)硬化滯回模型。鉸特性值軟件可以自動(dòng)計(jì)算。

梁塑性鉸

定義好塑性鉸后需要分配到不同的構(gòu)件截面。特性-塑性材料-分配非彈性鉸。

2、定義時(shí)程分析數(shù)據(jù)

(1)時(shí)程荷載函數(shù)

根據(jù)選波依據(jù)選擇合適的天然波及人工波。Midas采用自定義地震波數(shù)據(jù)時(shí),第一列數(shù)據(jù)時(shí)間的單位是s,第二列加速度的單位是g。SAP2000采用自定義地震波數(shù)據(jù)時(shí),第一列數(shù)據(jù)時(shí)間的單位是s,第二列數(shù)據(jù)加速度的單位是m/s^2。在使用時(shí)需要先轉(zhuǎn)換一下。

時(shí)程荷載函數(shù)

(2)時(shí)程荷載工況

分析時(shí)間:20秒(指地震波的分析時(shí)間,若地震波的作用時(shí)間為50秒,我們只分析到20秒處),分析時(shí)間步長(zhǎng):0.02s(表示地震波上的取值步長(zhǎng),一般不要低于的地震波的時(shí)間間隔),輸出時(shí)間步長(zhǎng):1(整理結(jié)果時(shí)輸出時(shí)間步長(zhǎng),例如結(jié)束時(shí)間為20秒,分析時(shí)間步長(zhǎng)為0.02秒,則計(jì)算結(jié)果有20/0.02=1000個(gè),如果在輸出時(shí)間步長(zhǎng)中輸入2,則表示輸出以每2個(gè)為單位中的較大值,即輸出第一和第二時(shí)間段中的較大值,第三和第四時(shí)間段的較大值,以此類推)。分析類型:非線性,分析方法:直接積分法。時(shí)程類型:瞬態(tài)(地震波),當(dāng)波為諧振函數(shù)時(shí)選擇線性周期。加載順序:接續(xù)前次 DL+0.5LL。阻尼計(jì)算方法:質(zhì)量和剛度因子。

時(shí)程荷載工況

(3)地面加速度

地面加速度用于定義地震波作用方向,可以只施加單方向地震動(dòng),也可以同時(shí)施加多方向地震動(dòng),還可以考慮不同方向地震動(dòng)到達(dá)時(shí)間不同的行波效應(yīng)。《抗規(guī)》規(guī)定,當(dāng)結(jié)構(gòu)采用三維空間模型等需要雙向(二個(gè)水平向)或三向(二個(gè)水平和一個(gè)豎向)地震波輸入時(shí),其加速度最大值通常按1(水平1):0.85(水平2):0.65(豎向)的比例調(diào)整。

地面加速度

3、時(shí)程分析結(jié)果

可以查看節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程曲線、單元應(yīng)力時(shí)程曲線及塑性鉸狀態(tài)。

節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程曲線
塑性鉸狀態(tài)

塑性鉸狀態(tài):B-IO-LS-CP-E(未屈服-立即使用-安全-全截面屈服-破壞)對(duì)應(yīng)于Midas中的Level1~Level5。

構(gòu)件的性能評(píng)價(jià)

有點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)是,彈性時(shí)程分析的結(jié)果一般與反應(yīng)譜法相差不大,彈塑性時(shí)程分析的基地剪力、應(yīng)力最大值、位移最大值結(jié)果不大于反應(yīng)譜法的5~6倍時(shí),結(jié)果較為合理。

-2016年5月9日

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