1.4.1  定义铰特性值
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产品功能 Ver.112 R3 / No.2009-03
手册内容 Ver.110 R2 / No.2009-02

 

功能说明

 

可添加、编辑、查看、删除各种构件(梁、柱、剪力墙、支撑)的铰类型。当铰类型已经分配给了具体的构件时可勾选"显示分配的铰数据"列出已经分配了铰特性的构件,并可查看构件具体的铰特性值。

 

 

 

 

图1.4.1-1  定义静力弹塑性铰类型和特性值

 

 

 

1.4.1.1

梁/柱铰的定义

 

功能说明

 

1. 梁/柱铰定义

 

 

 

 

图1.4.1-2  定义梁柱铰的类型和特性值

 

 

 

材料类型:可选择钢筋砼/型钢砼或钢/钢管砼材料。
定义:选择非线性单元类型,有弯矩-旋转角类型和弯矩-曲率类型的非线性单元。
铰内力关系:可选择内力之间互不相关类型、轴力和两个方向弯矩间相关的P-M-M类型(MyMz也相关)。
特性值  
  • 铰位置:当选择弯矩-旋转角类型时可选I端、J端、I端和J端;当选择弯矩-曲率类型时可选择要考虑非线性的截面位置,一般可输入3,最多可输入20
  • 骨架曲线:当选择弯矩-旋转角类型时Fx可选择FEMA、双折线、三折线、滑移双折线、滑移三折线共五种类型,其它内力可选FEMA、双折线、三折线等三种类型的铰;当选择弯矩-曲率类型时各内力可选择双折线、三折线两种类型的铰;
  • 屈服面特性值:只有在铰内力关系中选择了P-M-M相关时才会被激活。

 

 

 

2. 对梁/柱铰类型的使用说明
(1)FEMA

 

 

 

 

图1.4.1-3  铰特性的定义(FEMA铰)

 

输入方法:有自动计算和用户输入两种方法,自动计算就是按照计算配筋或施工图的实配钢筋计算铰特性值,用户输入就是由用户手动输入铰的各特性值;
I,J端特性值:有相同和不同两个选项,当选择不同时需要分别输入I端和J端的铰特性值。只有在输入方法中选择"用户输入"方式时才会激活该选项。自动计算中默认两端特性相同;
特性值-类型:有对称和非对称两个选项,是选择受压区和受拉区的特性值是否对称。只有在输入方法中选择用户输入时该项才会被激活,自动计算时默认受压特性和受拉特性相同;
特性值-特性:输入或显示屈服强度、屈服位移、折线各拐点的值与屈服强度和屈服位移的比值;
容许值:输入各种使用状态(直接居住极限状态、安全极限状态、防止倒塌极限状态)的位移容许比值(=当前变形/屈服变形)。在后处理中将显示各构件处于哪种使用状态并输出处于各种状态的构件的数量,因此据此可判断构件和结构目前处于哪种状态;
初始刚度:当选择弯矩-旋转角单元类型时,当构件没有屈服时选择的初始抗弯刚度对分析结果没有影响,抗弯刚度可选6EI/L、3EI/L、2EI/L(当选择"P-M-M相关"时,抗弯刚度在【屈服面特性值】中进行设置),轴向刚度使用EA/L、剪切刚度使用GAs、抗扭刚度GJ/-L。当选择弯矩-曲率单元类型时,初始刚度将用于构成结构的弹性刚度矩阵,程序默认使用常规分析的构件弹性刚度,抗弯刚度使用EI、轴向刚度使用EA、剪切刚度使用GAs、抗扭刚度GJ。另外用户可手动输入初始的刚度值。

(2)双折线铰

 

 

 

 

图1.4.1-4  铰特性的定义(双折线铰)

 

输入方法:有自动计算和用户输入两种方法,自动计算就是按照计算配筋或施工图的实配钢筋计算铰特性,用户输入就是由用户手动输入铰的各特性;
输入类型:折线数据类型有强度-刚度折减系数和强度-屈服变形(内力为剪力时为屈服应变、内力为弯矩或扭矩时为屈服旋转角、内力为轴力时为屈服变形)两种类型。强度-刚度折减系数是由原点和屈服强度构成第一个直线段,第二个直线段的斜率则由输入的刚度折减系数决定。强度-屈服变形是由屈服位移和原点构成第一个直线段,第二个直线段可输入极限强度和极限位移,当极限强度值与屈服强度相同时表示铰类型为理想弹塑性铰;
I,J端特性值:有相同和不同两个选项,当选择不同时需要分别输入I端和J端的铰特性值。只有在输入方法中选择"用户输入"方式时才会激活该选项。自动计算中默认两端特性相同;
特性值-类型:有对称和非对称两个选项,是选择受压区和受拉区的特性值是否对称。只有在输入方法中选择用户输入时该项才会被激活,自动计算时默认受压特性和受拉特性相同;
特性值-屈服强度:输入第一个拐点位置的屈服强度;
特性值-刚度折减系数(或屈服位移):选择"使用首选项数据"表示使用在首选项的铰特性值中的双折线类型铰中使用的刚度折减系数。选择"用户定义"表示由用户输入刚度折减系数。一般使用默认值为0.1,输入0时不易收敛;
初始刚度:当选择弯矩-旋转角单元类型时,当构件没有屈服时选择的初始抗弯刚度对分析结果没有影响,抗弯刚度可选6EI/L、3EI/L、2EI/L(当选择"p-M-M相关”时,抗弯刚度在【屈服面特性值】中进行设置),轴向刚度使用EA/L、剪切刚度使用GAs、抗扭刚度GJ/L。当选择弯矩-曲率单元类型时,初始刚度将用于构成结构的弹性刚度矩阵,程序默认使用常规分析的构件弹性刚度,抗弯刚度使用EI、轴向刚度使用EA、剪切刚度使用GAs、抗扭刚度GJ。另外用户可手动输入初始的刚度值;
初始间隙:只有选择轴力Fx且选择滑移双折线和滑移三折线类型时才被激活;
使用方法

 

 

 

屈服强度

钢筋砼/型钢砼

钢/钢管砼

P1

抗裂弯矩Mc

屈服弯矩My

 

(3)三折线铰

 

 

 

 

图1.4.1-5  铰特性的定义(三折线铰)

 

① 与双折线相比多了一个折线段,因此需要输入第三个折线段的刚度折减系数、屈服强度和屈服变形数据。其余参考双折线铰。

 

 

 

屈服强度

钢筋砼/型钢砼

钢/钢管砼

P1

抗裂弯矩Mc

屈服弯矩My

P2

极限弯矩Mu

极限弯矩Mu

 

 

 

② 当输入类型为强度-刚度折减系数时第二屈服强度P2要大于第一屈服强度P1,第二刚度折减系数刚度要小于第一刚度折减系数。
③ 当输入类型为强度-屈服变形时屈服变形值要逐渐加大(D3>D2>D1),屈服强度要满足P3≥P2>P1。

(4)滑移双折线铰和滑移三折线铰
与双折线和三折线铰相比多了初始间隙的输入。滑移双折线和滑移三折线铰中在输入方法中选择"用户输入"时,可选择轴向是只受拉、只受压或双向拉压,且可以输入初始间隙值。在受拉(+)位置输入一个数值表示当I端和I端距离缩短 该值时构件才开始工作。在受压(-)位置输入一个数值表示当I端和I端距离加长 该值时构件才开始工作。

 

 

 

 

图1.4.1-6  特性类型

 

 

 

3. 对屈服面的使用说明

 

 

 

 

图1.4.1-7  屈服面的定义

 

 

 

(1)输入方法:有【自动】和【用户】两种方法,【自动】就是按照计算配筋或施工图的实配钢筋计算屈服面特性,【用户】就是由用户手动输入屈服面特性;
(2)I,J端特性值:
有相同和不同两个选项,当选择不同时需要分别输入I端和J端的铰特性值。只有在输入方法中选择【用户输入】方式时才会激活该选项。自动计算中默认两端特性相同;
(3)
My和Mz的特性值:有相同和不同两个选项,当选择相同时表示两个方向的铰特性值相同;
(4)定义
My和Mz特性值:分别定义My和Mz的铰特性值。此对话框中的大部分选项由屈服面对话框中的设置决定(例如铰的类型由定义铰特性值的主对话框图1.4.1-2中决定,输入方法、输入类型、I端和J端特性值是否相同由屈服面对话框图1.4.1-7决定);
(5)特性值-类型(正、负):
有对称和非对称两个选项,是选择正弯矩和负弯矩的特性值是否对称。只有在输入方法中选择用户输入时该项才会被激活,自动计算时默认正负受弯特性值相同。
(6)特性值-屈服强度:
根据材料类型和骨架曲线的不同输入的数据不同。

 

                    ① 材料类型为钢筋砼/型钢砼,骨架曲线为双折线、FEMA时输入一个屈服面的特性。

 

 

 



 

图1.4.1-8  屈服面的屈服强度的意义

 

 

 

                 ② 材料类型为钢筋砼/型钢砼,骨架曲线为三折线时输入两个屈服面的特性。

 

 

 



 

图1.4.1-9  屈服面的屈服强度的意义

 

 

 

编号

特性值符号

特性值说明

A

PC0(t)

裂缝面的受拉屈服强度

B

Pmax(c)

受压屈服强度

C

MC0y(+),(-)

无轴力状态的抗裂弯矩(y轴)

D

MC0z(+),(-)

无轴力状态的抗裂弯矩(z轴)

E

MYy,max(+),(-)

极限弯矩(y轴)

F

MYz,max(+),(-)

极限弯矩(z轴)

 

 

 

                    ③ 材料类型为钢/钢管砼,骨架曲线为双折线、FEMA铰时输入一个屈服面的特性。

 

 

 



 

图1.4.1-10  屈服面的屈服强度的意义

 

 

 

                    ④ 材料类型为钢/钢管砼,骨架曲线为三折线时输入两个屈服面的特性。

 

 

 



 

图1.4.1-11  屈服面的屈服强度的意义

 

 

 

编号

特性值符号

特性值说明

A

PC(t)

第一屈服面的受拉屈服强度

B

Pmax(c)

第二屈服面的受压屈服强度

C

MCy(+),(-)

第一屈服面的最大屈服弯矩(y轴)

D

MCz(+),(-)

第一屈服面的最大屈服弯矩(z轴)

E

MYy,max(+),(-)

第二屈服面的最大屈服弯矩(y轴)

F

MYz,max(+),(-)

第二屈服面的最大屈服弯矩(z轴)

 

 

 

(7)特性值-内插方法:选择My和Mz的相关方程,默认为椭圆(Alpha=2.0)。同时提供线性相关(Alpha=1.0)方程,并且支持用户自定义相关方程。
(8)特性值-显示第一和第二相关曲线:
只有材料类型为钢/钢管砼且为三折线铰时才能显示第一屈服面。显示数值的方式有比值法(与最大值的比值)和实际数值法。"对称"选项是决定正负受弯特性是否对称。
(9)特性值-显示初始荷载作用下的初始轴力以及初始轴力对应的屈服弯矩

 

 

 

 

图1.4.1-12  初始荷载作用下的初始轴力和初始轴力对应的屈服弯矩

 

 

 

(10)特性值-显示无轴力作用时的极限弯矩值

 

 

 

 

图1.4.1-13  无轴力作用时的极限弯矩

 

 

 

1.4.1.2

墙纤维特性定义

 

 

 

 

图1.4.1-14  定义墙纤维特性

 

功能说明

 

(1)纤维数量
水平纤维数量是指计算墙水平向的轴向和弯曲变形使用的纤维数量,竖向纤维数量是指计算墙竖向的轴向和弯曲变形使用的纤维数量。纤维数量是指每个墙单元上的纤维数量,墙构件上的单元分割数量是在结构>模型控制中定义。水平和竖向的分割数量范围为3~10 个。剪切应力的计算是在墙单元的高斯积分点上,每个单元有4个高斯积分点。
(2)混凝土滞回模型:

选择墙的砼材料的本构关系:《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)的附录C.2.1中提供的单轴受压曲线和日本混凝土设计规范中的混凝土材料本构关系。
(3)钢材滞回模型:
选择钢材的材料本构关系,仅提供双折线类型。
(4)剪切滞回模型:
选择混凝土纤维的剪切本构关系,提供三折线类型,通过输入相应数据可变为双折线类型。
有关材料本构的说明见技术条件章节的说明。
(5)屈服评估用残留系数:
评价单元是否屈服的判断标准。当输入40时,表示纤维数量中有60%的某项应力进入屈服时该单元在该应力项上被判定为屈服。剪切成分的屈服是按照高斯点的屈服数量占高斯点数量的比值来判断的。
(6)墙配筋:
有自动和用户两个选项。选择自动时将按照在首选项中选择的方法(有按计算配筋和按施工图中的实配钢筋两个选项)计算铰特性值;选择用户时按照用户输入的水平和竖向配筋率计算铰特性值,此时不能考虑端部钢筋。

 

 

 

 

图1.4.1-15  剪力墙配筋选项

 

 

 

1.4.1.3

支撑铰特性的定义

 

 

 

支撑构件的铰位置在构件中心,且只能选择轴向Fx的铰,骨架曲线可选择FEMA、双折线、三折线、滑移双折线、滑移三折线共五种类型。