結構百問11-Midas彈塑性動力時程分析

問:Midas動力彈塑性時程分析步驟

主要步驟:建立模型-彈性設計-更新配筋-定義塑性鉸-輸入時程分析數(shù)據(jù)-運行分析-查看結果

對于鋼結構可以跳過彈性設計和更新配筋步驟,直接進行彈塑性動力時程分析。其中定義塑性鉸和輸入時程分析數(shù)據(jù)是關鍵步驟。

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。一般混凝土梁單元定義主彎矩方向塑性鉸,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,鋼材截面采用隨動硬化滯回模型。鉸特性值軟件可以自動計算。

梁塑性鉸

定義好塑性鉸后需要分配到不同的構件截面。特性-塑性材料-分配非彈性鉸。

2、定義時程分析數(shù)據(jù)

(1)時程荷載函數(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,第一列數(shù)據(jù)時間的單位是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,第一列數(shù)據(jù)時間的單位是s,第二列數(shù)據(jù)加速度的單位是m/s^2。在使用時需要先轉(zhuǎn)換一下。

時程荷載函數(shù)

(2)時程荷載工況

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

時程荷載工況

(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,也可以同時施加多方向地震動,還可以考慮不同方向地震動到達時間不同的行波效應?!犊挂?guī)》規(guī)定,當結構采用三維空間模型等需要雙向(二個水平向)或三向(二個水平和一個豎向)地震波輸入時,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、時程分析結果

可以查看節(jié)點位移時程曲線、單元應力時程曲線及塑性鉸狀態(tài)。

節(jié)點位移時程曲線
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)對應于Midas中的Level1~Level5。

構件的性能評價

有點經(jīng)驗是,彈性時程分析的結果一般與反應譜法相差不大,彈塑性時程分析的基地剪力、應力最大值、位移最大值結果不大于反應譜法的5~6倍時,結果較為合理。

-2016年5月9日

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