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大震彈塑性計算軟件YJK-EP應用要點

發布時間:2019-08-09 本文主要講解大震彈塑性計算軟件YJK-EP使用中應知應會的技術要點,但是不包括操作流程的講解,YJK-EP的操作可參照用戶手冊。

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以下為部分內容:

一、基本概念

1、反應譜法與時程分析法

《抗規》5.1.5條的條文說明:彈性反應譜理論仍是現階段抗震設計的最基本理論,規范所采用的地震影響系數曲線為《抗規》5.1.5條給出的曲線,它由大量同類地震記錄的統計平均,并加以規則平滑化后的結果。見下圖:

按照如上圖的地震計算方法簡稱反應譜CQC法。

時程分析法是抗震分析的補充方法,他是按輸入地震波進行結構的反應計算,《抗規》5.1.2條文說明:進行時程分析時,鑒于不同地震波輸入進行時程分析的結果不同,要求選用的地震波的地震影響系數曲線與反應譜法的地震影響系數曲線在“統計意義上相符”,即“多組時程波的平均地震影響系數曲線與振型分解反應譜法所用的地震影響系數曲線相比,在對應于結構主要振型的周期點上相差不大于20%。計算結果在結構主方向的平均底部剪力一般不會小于振型分解反應譜法的80%,每條地震波輸入的計算結果不會小于的65%。從工程角度考慮,這樣可以保證時程分析結果滿足最低安全要求。但計算結果也不能太大,每條地震波輸入計算不大于135%,平均不大于120%?!?span>

在彈性時程和YJK-EP結果菜單中的“反應譜規范譜”菜單下,即可得到如上每條地震波的地震影響系數曲線和規范的地震影響系數曲線(綠色曲線)的對比,這里每條地震波的地震影響系數曲線都是在彈性時程計算中同時計算出的。

根據這種對比可直觀看到所選地震波的屬性是否合格,如低于規范譜曲線太多時說明該條波計算出的地震力不夠,高于規范譜曲線太多時說明該條波計算出的地震力太大。

結構自振周期T是結構的基本屬性,在查看如上地震影響系數曲線時,更應關注橫坐標為結構自振周期T處的譜值對比,因為“統計意義上相符” 的規定要求各條曲線在結構主要自振周期T處與規范譜接近,結構底部剪力主要由這些周期對應振型的內力組合而成。

在“反應譜規范譜”菜單下,設置了“周期選擇”菜單,選擇某一周期后,圖上在橫坐標該周期的位置畫出一條豎線,豎線處各條地震波影響系數曲線的狀況可以反映該周期下地震剪力的狀況。

大震計算后可用“振型顯示”菜單顯示大震下的結構各周期。

軟件同時在括弧中顯示在上部結構計算后得到的各個周期值,這兩項周期值常常有些差別,主要因為大震計算模型和小震彈性計算模型不同,如大震模型含有鋼筋等。

注意:如上反應譜規范譜的對比和周期的計算都是彈性計算的對比,但是在大震彈塑性計算時,結構進入塑性后剛度變化、其自振周期也會變化,剛度變小、自振周期變長后可能進入曲線的長周期段,在長周期段剪力更加變小。

2、正確選擇地震波須滿足地震動三要素的要求

《抗規》5.1.2條文說明:正確選擇輸入的地震加速度時程曲線,要滿足地震動三要素的要求,即頻譜特性、有效峰值和持續時間均要符合規定。

1)頻譜特性可用地震影響系數曲線表征,依據所處的場地類別和設計地震分組確定。具體說就是特征周期Tg,見表5.1.4-2。


2)加速度的有效峰值按規范表5.1.2-2中所列地震加速度最大值采用,即以地震影響系數最大值除以放大系數(約2.25)得到。

這里做個說明,《抗規》表5.1.2-2所列的時程分析所用的地震加速度時程的最大值是指地面的加速度,表5.1.4-1的水平地震影響系數最大值是指地上建筑的地震反應后的加速度。規范根據大量地震時程記錄的統計平均分析,目前規定二者之比約為2.25。

比如根據表5.1.2-2,6度多遇地震的加速度時程最大值為18,將18/1000X2.25,即等于0.0405,近似取值后即為表5.1.4-16度時的水平地震影響系數最大值0.04,說明反應譜法的影響系數與動力時程分析方法的有效峰值在加載水平上是相當的。

3)輸入的地震加速度時程曲線的有效持續時間,一般從首次達到該時程曲線最大峰值10%那一點算起,到最后一點到達最大峰值的10%為止;不論是實際的強震記錄還是人工模擬波形,有效持續時間一般需為結構基本周期的(5-10)倍及以上,即結構頂點的位移可按基本周期往復(5-10)次。目前軟件自動篩選地震波時已提供該功能。

YJK-EP的“彈塑性計算參數”菜單下,對每一條地震波設置參數時,點取框下的“顯示地震波形”,即彈出當前地震波的波形,根據波形上的最大峰值的10%的起始位置和終止位置,可設置計算開始時間為5秒,結束時間為45秒。
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