本章主要介绍结构弹塑性时程分析方法和静力弹塑性分析方法。这两种方法均是计算结构地震反应、评估结构抗震性能和抗震能力的重要方法。学习要点和应达到的要求如下:
1.了解结构计算模型的分类与特点,注意学习建立与选取结构模型的技术要点。
2.掌握结构弹塑性时程分析方法。主要内容包括地震波的选取与调整,结构恢复力模型的建立,根据时程分析结果对结构抗震性能进行评估。前两部分是学习**。
3.结构静力弹塑性分析方法,主要包括建立荷载一位移曲线、结构抗震能力评估两项工作,所介绍的推覆分析法的技术要点有助于学习和理解这一方法。由于这部分内容较新,目前我国《建筑抗震设计规范》尚未规定具体的评估方法,请注意学习基本概念,例如承载力谱、地震需求谱和性能点的概念。掌握承载力谱、地震需求谱的建立方法和性能点的迭代计算方法。
4.1 概述
4.1.1 非弹性地震反应分析的必要性
第三章介绍的振型分解反应谱法是以反应谱理论和振型分解法为基础的地震作用计算方法,然而,这一方法尚存在许多不足之处,如该法以叠加原理为基础,因此只适用于线弹性地震反应分析,不能进行几何非线性和结构弹塑性地震反应分析;该法只能计算出地震反应的*大值,不能反映地震反应的发展过程。现对上述不足说明如下:
1)出于**和经济的原因,抗震设计原则为“小震不坏、大震不倒”。这一原则普遍为国际同行接受并被广泛采纳。因此,结构及构件在地震作用下不能保证永远处于弹性阶段。叠加原理不能使用,反应谱法也不能准确反映非弹性震动过程中所消耗的地震能量。
2)地震作用是一个时间持续过程。由于构件开裂、屈服引起非弹性变形,造成结构、构件问的内力重分配时刻都在发生,结构*大地震反应与变形积累或变形过程有关。反应谱法无法正确判断结构薄弱层或结构部位,此外,结构地震反应*大值以及达到*大值的时刻也是结构设计所关心的问题。
3)科学研究和震害调查表明,结构在地震中是否发生破坏或倒塌,与*大变形能力、结构耗能能力有直接关系。如果不能计算出结构的*大变形或实际耗能,将无法保证“大震不倒”原则的实现。另外,近年来,结构隔震和消能减震技术的应用,均需要准确计算隔震装置(如叠层橡胶支座)、减震装置(如阻尼器)的非弹性变形,确定其变形能力,它们是采用隔、减震技术进行结构设计的关键内容。
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