3.1.2  静力弹塑性分析的抗震设计原理
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技术原理

基于性能的抗震分析方法有下列四种:

    (1)线性静力分析法(Linear Static Procedure, LSP)

    (2)线性动力分析法(Linear Dynamic Procedure, LDP)

    (3)非线性静力分析法(Nonlinear Static Procedure, NSP)

    (4)非线性动力分析法(Nonlinear Dynamic Procedure, NDP)

其中Pushover分析方法属于非线性静力分析法,又被称为塑性铰分析法。该分析方法主要被应用于受高阶振型和动力特性影响较小的结构。

Pushover分析就是按照指定的加载模式逐渐加载至控制目标并获得结构的荷载-位移曲线(capacity curve),然后将其转换为单自由度体系的加速度响应和位移响应的能力谱,同时将加速度-周期格式的加速度反应谱转换为加速度-位移格式(ADRS,Acceleration-Displacement Response Spectrum)的需求谱(demand spectrum),将需求谱和能力谱反映在同一个坐标系中,两条谱曲线的交点(性能点)就是满足该水准地震作用的极限承载能力和变形能力点。因此可通过定义不同的需求谱(小震、中震、大震),通过验算不同性能水准下的承载力和变形,实现"小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准(performance level)抗震设计原则。

结构大师中使用ATC-40(1996)和FEMA-273(1997)等报告中的能力谱法(Capacity Spectrum Method,CSM)和推荐的参数对构件的抗震性能进行评价。能力谱法的原理如图3.1.2所示。

 

(a) 结构的能力曲线(capacity curve)和能力谱(capacity spectrum)

 

 (b) 需求谱(demand spectrum)        (c) 性能点(performance point)

图3.1.2  能力谱法(Capacity Spectrum Method, CSM)

 

Pushover分析的目的是要了解结构具有的承载能力和变形能力,钢筋砼结构在进行Pushover分析前必须先进行线弹性分析和构件设计以获得结构的配筋结果。然后才能进一步进行非线性分析。Pushover分析的优点如下:

    (1)可获得结构屈服后的响应和极限承载能力;

    (2)可获得结构耗能能力和位移需求;

    (3)可获得结构构件的出铰顺序;

   (4)在维修加固工程中事先了解需要加固的构件。