罕遇地震下非线性动力时程分析与结构安全性评价.docx
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2、ughout the document. If the Report Toolbar is not present, click on the Links button on the OvaWord Toolbar to restore the link between this document and the report template. The Report Toolbar should then re-appear.1 罕遇地震下非线性动力时程分析与结构安全性评价1.1 结构非线性动力时程分析模型1.1.1 分析模型为进行罕遇地震下结构的非线性动力弹塑性反应分析,将建立一个三维非线
3、性结构整体分析模型,如下图,与弹性分析的模型相对应,通过保证基本动力特性、质量等参数的一致性来实现与弹性分析模型相一致。非线性弹塑性动力时程分析模型除了模拟梁、柱、剪力墙等构件,并按照弹塑性壳单元将楼板建到模型中,混凝土核心筒按照壳单元输入模型中。图 罕遇地震非线性分析模型1.1.2 结构构件的模拟材料模拟(1)钢材及钢筋的本构关系模型钢的拉-压应力-应变曲线假设为理想弹塑性等向强化二折线模型,初始塑性应变为fy/Es,其破坏应变取为0.15。其中强化段E=0.01E。钢应力-应变关系图(2)混凝土的本构关系模型本工程计算中,混凝土采用塑性损伤破坏模型,该模型可以分析存在微裂缝和微空洞的有损伤
4、材料,以及这些损伤的扩展与演变,直至宏观破坏形成的全过程,其特点是:以损伤系数作为构件进入塑性及破坏程度的判断标志,能够考虑地震作用过程中循环荷载作用下的裂缝闭合所引起的刚度恢复效应,是目前有限元软件中较为理想的一种模型。混凝土的单向应力-应变曲线按混凝土结构设计规范(GB500102002)附录C之C.2.1公式确定: 当 eec 当 eec其中:=混凝土应变,=混凝土的单轴抗压强度(、或),=与相应的混凝土峰值压应变,按混凝土结构设计规范(GB500102002)附录C,表C.2.1采用,、为单轴受压应力应变曲线上升段、下降段的参数值,按混凝土结构设计规范(GB500102002)附录C,
5、表C.2.1采用。混凝土强度值取为其标准强度值,其最大可用压应变值取为0.0033。令,取,则可以得到各等级混凝土正则化后的应力-应变关系曲线。混凝土应力-应变关系图 (3)约束混凝土叠合柱中的钢管混凝土柱中的混凝土为约束混凝土,约束混凝土模型采用Mander 约束混凝土模型。模型的公式如下: 当 e2et 当 e0 当 eecu,其中,=混凝土应变,=混凝土应力,=混凝土弹性模量,=受拉应变,=混凝土极限压应变,=峰值应力时的应变,=混凝土28天抗压强度, =约束混凝土强度,=约束钢管极限应变,=体积配筋率,=约束钢管屈服强度。约束混凝土强度值按钢管混凝土规程中套箍效应取值,约束混凝土极限压
6、应变值取为0.02。叠合柱中的钢管外混凝土为普通钢筋混凝土,其应力应变关系见混凝土应力-应变关系。构件损伤与构件屈服的关系损伤系数根据混凝土弹塑性损伤断裂模型理论确定,该模型由Lubliner和Lee等人提出,其核心是假定混凝土的破坏形式是拉裂和压碎,混凝土进入塑性后的损伤分为受拉和受压损伤,分别由两个独立的参数控制,以此来模拟混凝土中损伤引起的弹性刚度退化。当单元达到塑性应变的极限值时,认为相应完全损伤,残余刚度近乎消失。 几何模拟在材料模拟的基础上,我们对结构构件中的杆系构件进行了实体模型和杆系模型的对比分析,通过对比分析找出二者之间的差异,从而为非线性分析弹塑性模型模拟提供参考依据。 几
7、何模型按照初步设计图纸建立。单元类型梁、柱采用三维梁单元,剪力墙、楼板采用三维壳单元进行模拟,以上构件均按照计算结果及规范要求进行配筋,剪力墙的约束边缘构件和暗柱按照实际情况配筋。单元划分、边界条件和加载方案几何模型建立后,对模型进行网格划分,最大单元尺寸1m,局部重要部位网格加密。地震作用在结构正常使用荷载完全加载的情况下施加于结构的正负0.00标高上。1.1.3 构件骨架曲线及可接受的弹塑性变形限值计算中,所有构件力和变形的关系通过材料的本构本构关系反映。对于本工程中较为复杂的钢筋混凝土叠合柱,本次分析对该类构件的精确模拟进行了研究。纵 筋箍 筋混凝土钢 管钢筋混凝土叠合柱截面示意 钢骨混
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