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大震弹塑性计算软件YJK-EP应用要点

发布时间:2019-08-09 本文主要讲解大震弹塑性计算软件YJK-EP使用中应知应会的技术要点,但是不包括操作流程的讲解,YJK-EP的操作可参照用户手册。

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以下为部分内容:

一、基本概念

1、反应谱法与时程分析法

《抗规》5.1.5条的条文说明:弹性反应谱理论仍是现阶段抗震设计的最基本理论,规范所采用的地震影响系数曲线为《抗规》5.1.5条给出的曲线,它由大量同类地震记录的统计平均,并加以规则平滑化后的结果。见下图:

按照如上图的地震计算方法简称反应谱CQC法。

时程分析法是抗震分析的补充方法,他是按输入地震波进行结构的反应计算,《抗规》5.1.2条文说明:进行时程分析时,鉴于不同地震波输入进行时程分析的结果不同,要求选用的地震波的地震影响系数曲线与反应谱法的地震影响系数曲线在“统计意义上相符”,即“多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比,在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。计算结果在结构主方向的平均底部剪力一般不会小于振型分解反应谱法的80%,每条地震波输入的计算结果不会小于的65%。从工程角度考虑,这样可以保证时程分析结果满足最低安全要求。但计算结果也不能太大,每条地震波输入计算不大于135%,平均不大于120%。”

在弹性时程和YJK-EP结果菜单中的“反应谱规范谱”菜单下,即可得到如上每条地震波的地震影响系数曲线和规范的地震影响系数曲线(绿色曲线)的对比,这里每条地震波的地震影响系数曲线都是在弹性时程计算中同时计算出的。

根据这种对比可直观看到所选地震波的属性是否合格,如低于规范谱曲线太多时说明该条波计算出的地震力不够,高于规范谱曲线太多时说明该条波计算出的地震力太大。

结构自振周期T是结构的基本属性,在查看如上地震影响系数曲线时,更应关注横坐标为结构自振周期T处的谱值对比,因为“统计意义上相符” 的规定要求各条曲线在结构主要自振周期T处与规范谱接近,结构底部剪力主要由这些周期对应振型的内力组合而成。

在“反应谱规范谱”菜单下,设置了“周期选择”菜单,选择某一周期后,图上在横坐标该周期的位置画出一条竖线,竖线处各条地震波影响系数曲线的状况可以反映该周期下地震剪力的状况。

大震计算后可用“振型显示”菜单显示大震下的结构各周期。

软件同时在括弧中显示在上部结构计算后得到的各个周期值,这两项周期值常常有些差别,主要因为大震计算模型和小震弹性计算模型不同,如大震模型含有钢筋等。

注意:如上反应谱规范谱的对比和周期的计算都是弹性计算的对比,但是在大震弹塑性计算时,结构进入塑性后刚度变化、其自振周期也会变化,刚度变小、自振周期变长后可能进入曲线的长周期段,在长周期段剪力更加变小。

2、正确选择地震波须满足地震动三要素的要求

《抗规》5.1.2条文说明:正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规定。

1)频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。具体说就是特征周期Tg,见表5.1.4-2。


2)加速度的有效峰值按规范表5.1.2-2中所列地震加速度最大值采用,即以地震影响系数最大值除以放大系数(约2.25)得到。

这里做个说明,《抗规》表5.1.2-2所列的时程分析所用的地震加速度时程的最大值是指地面的加速度,表5.1.4-1的水平地震影响系数最大值是指地上建筑的地震反应后的加速度。规范根据大量地震时程记录的统计平均分析,目前规定二者之比约为2.25

比如根据表5.1.2-26度多遇地震的加速度时程最大值为18,将18/1000X2.25,即等于0.0405,近似取值后即为表5.1.4-16度时的水平地震影响系数最大值0.04,说明反应谱法的影响系数与动力时程分析方法的有效峰值在加载水平上是相当的。

3)输入的地震加速度时程曲线的有效持续时间,一般从首次达到该时程曲线最大峰值10%那一点算起,到最后一点到达最大峰值的10%为止;不论是实际的强震记录还是人工模拟波形,有效持续时间一般需为结构基本周期的(5-10)倍及以上,即结构顶点的位移可按基本周期往复(5-10)次。目前软件自动筛选地震波时已提供该功能。

YJK-EP的“弹塑性计算参数”菜单下,对每一条地震波设置参数时,点取框下的“显示地震波形”,即弹出当前地震波的波形,根据波形上的最大峰值的10%的起始位置和终止位置,可设置计算开始时间为5秒,结束时间为45秒。
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