摘要：本文對靜力彈塑性分析進(jìn)行了研究，指出了它的基本原理和方法優(yōu)勢。然后討論了采用ETABS進(jìn)行pushover計(jì)算的特點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞：土木工程；建筑；抗震；靜力彈塑性分析；ETABS
　　　0引言
　　2008年5月12日14時(shí)28分突然襲來的大地痙攣撼動(dòng)汶川。一時(shí)間數(shù)萬條生命瞬間隕滅，數(shù)十萬條生命亟待拯救。汶川大地震震動(dòng)了十多億中國人的心，一場氣吞山河的緊急大救援開始了，總書記、總理、子弟兵、消防隊(duì)員、醫(yī)護(hù)人員、志愿者都在為挽救一個(gè)個(gè)生命而星夜兼程！汶川縣城進(jìn)行地震破壞等級鑒定的房屋超過1300棟，95％沒有倒塌，但大部分是危房。這不是一個(gè)先例，我國有很多地區(qū)處于地震多發(fā)帶，河北省唐山大地震也就早早給我們顯示了地震的危害。在建設(shè)工程里積極地采取抗震分析、抗震手段是一個(gè)十分重要的應(yīng)對措施。
　　1靜力彈塑性分析概述
　　靜力彈塑性分析方法是近年來在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)抗震能力評價(jià)的新方法，是實(shí)現(xiàn)基于性能、位移抗震設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵之一，其主要用于已有建筑的抗震鑒定和加固，以及新建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的抗側(cè)能力分析。這種方法從本質(zhì)上說是一種抗震結(jié)構(gòu)的靜力非線性反應(yīng)計(jì)算方法，主要在于它將設(shè)計(jì)一反應(yīng)譜引入了計(jì)算過程。它既能夠?qū)�結(jié)構(gòu)在多遇地震下的設(shè)計(jì)進(jìn)行校核，也能夠確定結(jié)構(gòu)在罕遇地震下潛在的破壞機(jī)制，找到最先破壞的薄弱環(huán)節(jié)，從而使設(shè)計(jì)者僅對局部薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行修復(fù)和加強(qiáng)；對于多遇地震的計(jì)算，可以與彈性分析的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，看總側(cè)移、層間位移角和各桿件是否滿足彈性極限要求；對于罕遇地震的計(jì)算，可以檢驗(yàn)總側(cè)移、層間位移角和各個(gè)桿件是否超過彈塑性極限狀態(tài)，滿足大震不倒的要求。彈塑性變形分析，可根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用靜力彈塑性分析，靜力彈塑性分析主要是指Pushover方法。
　　2Pushover方法原理
　　靜力彈塑性分析是一種考慮材料非線性來對建筑物的抗震性能進(jìn)行評價(jià)的方法，其中還結(jié)合了最近在抗震設(shè)計(jì)方面很受重視的以性能為基本目標(biāo)的抗震設(shè)計(jì)理論。性能基本設(shè)計(jì)法的目的是為了使設(shè)計(jì)人員明確地設(shè)定建筑物的目標(biāo)性能，并為達(dá)到該性能而進(jìn)行設(shè)計(jì)。故可采用一般方法進(jìn)行設(shè)計(jì)后，通過Pushover分析對建筑物進(jìn)行評價(jià)來判斷其是否能夠達(dá)到所設(shè)定的目標(biāo)性能。各種pushover分析法的步驟有各自的特點(diǎn)，但是其基本步驟相同：
　�。�1）確定各個(gè)構(gòu)件的單元初始剛度矩陣或者根據(jù)前一步力一變形關(guān)系確定的單元彈塑性剛度矩陣，然后確定結(jié)構(gòu)總剛度矩陣K；（2）根據(jù)第一步所確定的結(jié)構(gòu)總剛度矩陣計(jì)算由豎向荷載作用產(chǎn)生的各個(gè)構(gòu)件初始內(nèi)力和變形（3）選取水平加載模式，單調(diào)增加水平加載力的大小，求取水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，組合豎向和水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形；（4）根據(jù)構(gòu)件的內(nèi)力和變形確定構(gòu)件的物理參數(shù)是否被修改，若無構(gòu)件物理參數(shù)被修改，轉(zhuǎn)入（3）循環(huán)，若有構(gòu)件物理參數(shù)被修改，記錄結(jié)構(gòu)底部剪力和結(jié)構(gòu)代表變形，轉(zhuǎn)入（1）循環(huán)；（5）當(dāng)結(jié)構(gòu)達(dá)到目標(biāo)位移，構(gòu)件達(dá)到極限彎矩(或剪力)或者結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，終止計(jì)算過程。
　　3Pushover方法的優(yōu)勢
　　Pushover分析方法簡單實(shí)用，存在許多優(yōu)點(diǎn)，無論是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件層面還是從結(jié)構(gòu)整體層面它都能對其抗震性能做出很好的預(yù)測。其存在著的優(yōu)點(diǎn)主要可以概括為下面幾個(gè)方面。
　�。�1）通過Pushover分析可以了解潛在的脆性結(jié)構(gòu)構(gòu)件的需求，例如柱中軸向力，支撐節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，梁柱節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，以及鋼筋混凝土深梁的剪力需求等。
　�。�2）由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，一般通過構(gòu)造措施來增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，以期待其在地震力作用下產(chǎn)生變形來消耗地震能量，通過Pushover分析方法可以預(yù)估這種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形能力，如果達(dá)不到要求就立即采取措施進(jìn)行補(bǔ)救。
　�。�3）可以判斷結(jié)構(gòu)的抗震能力。
　�。�4）通過Pushover分析可以確定結(jié)構(gòu)在不同抗震設(shè)防水準(zhǔn)下的目標(biāo)位移。在基于性能位移的抗震設(shè)計(jì)中，確定目標(biāo)位移是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。地震反應(yīng)的靜力彈塑性分析方法中，目標(biāo)位移的確定可以根據(jù)等效單自由度體系進(jìn)行計(jì)算，也可以通過反應(yīng)譜的方法來確定。
　�。�5）通過Pushover分析可以了解整個(gè)結(jié)構(gòu)體系在荷載作用下構(gòu)件承載力退化的原因。如果其與預(yù)想有所差距，就可根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件調(diào)整。
　�。�6）通過Pushover分析可以鑒定結(jié)構(gòu)是否具有完整、直接的傳力路徑，對結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制進(jìn)行分析以了解結(jié)構(gòu)的破壞路徑-即結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，在該受力路徑上對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固最有效。
　　4ETABS實(shí)現(xiàn)pushover計(jì)算
　　隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程的計(jì)算和設(shè)計(jì)很大程度上要依靠相關(guān)軟件。ETABS是由CSI公司開發(fā)研制的房屋建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件，是美國乃至全球公認(rèn)的高層結(jié)構(gòu)計(jì)算程序。ETABS可計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)、鉤、頂、彈簧、結(jié)構(gòu)阻尼運(yùn)動(dòng)、斜板、變截面梁或腋梁等特殊構(gòu)件和結(jié)構(gòu)非線性計(jì)算（Push-over），甚至可以計(jì)算結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震問題，功能非常強(qiáng)大。
　　應(yīng)用ETABS進(jìn)行非線性分析需要時(shí)間與耐心。每個(gè)非線性問題都不一樣，從簡單開始并逐步完善。確保模型性能在線性荷載與模態(tài)分析下如所期望的那樣，寧可起始在預(yù)期為最大非線性域中逐步添加鉸，也不在起始就到處使用鉸。使用不丟失主構(gòu)件強(qiáng)度的鉸模型開始；可在以后修改鉸模型或重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。執(zhí)行沒有非線性幾何形的初始分析。添加P－Δ效應(yīng)，最終很有可能導(dǎo)致大面積的破壞。以適度目標(biāo)位移和有限制的步驟數(shù)量開始。在開始時(shí)，目標(biāo)應(yīng)是快速執(zhí)行分析，以便可得到建模的體驗(yàn)。然后進(jìn)一步遵循真實(shí)世界結(jié)構(gòu)路徑的限制。注意小規(guī)模改變屬性或荷載可導(dǎo)致在非線性反應(yīng)中大規(guī)模的改變。由于這種原因，考慮許多不同的荷載工況是相當(dāng)重要的，而且可在結(jié)構(gòu)屬性變化效果的敏感度進(jìn)行研究。
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