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  • 静力弹塑性和弹塑性时程分析区别

    静力弹塑性分析:


    基于结构的静力平衡原理,通过逐步施加侧向单调递增的荷载(通常是按某种侧向力分布模式,如倒三角形、均匀分布等),使结构从弹性状态逐渐进入弹塑性状态,直至达到预定的目标位移或结构出现明显的破坏机制。

    它假定结构的变形是在一个准静态的过程中发生的,忽略了地震动的动力特性(如地震动的频谱特性、持续时间等)对结构响应的影响。


    弹塑性时程分析:


    以结构动力学理论为基础,直接输入地震动加速度时程记录(天然地震波或人工模拟地震波),考虑结构的质量、阻尼、刚度等动力特性,通过求解结构在地震动作用下随时间变化的运动方程,来模拟结构在地震全过程中的真实动力响应,包括结构从弹性到弹塑性各个阶段的变形、内力等变化情况。


    加载方式


    静力弹塑性分析:


    采用的是一种静力加载模式,如前所述,按既定的侧向力分布形式逐步增加侧向荷载,荷载的大小一般是根据结构的重力荷载代表值等因素确定一个比例系数,然后按此系数逐步放大侧向力直至目标状态。

    加载过程是单调的,不考虑地震动的反复作用特性。


    弹塑性时程分析:


    加载的是地震动加速度时程,地震波在时间轴上是连续变化的,有起有伏,包含了多个不同频率成分的振动,且地震波作用时间通常持续几秒到几十秒不等,完整地反映了地震动对结构的反复冲击和振动作用。


    结果呈现


    静力弹塑性分析:


    主要给出结构在达到目标位移时的变形形状(如层间位移角分布、顶点位移等)、各构件的内力状态(如梁、柱的弯矩、剪力等)以及塑性铰的分布情况(表明结构哪些部位进入了弹塑性状态)。


    可以通过能力曲线(基底剪力 – 顶点位移曲线)来直观反映结构的抗侧力能力随位移的变化情况,从能力曲线上能大致判断结构的屈服点、极限承载能力等性能指标。


    弹塑性时程分析:


    能够提供结构在整个地震动作用时间段内每个时刻的位移、速度、加速度响应,以及各构件在不同时刻的内力、变形、是否进入弹塑性状态等详细信息。


    可以输出结构在地震作用下的时程响应曲线,如楼层位移时程曲线、层间位移角时程曲线、构件内力时程曲线等,通过这些曲线能详细了解结构响应随时间的动态变化过程。


    适用范围和局限性


    静力弹塑性分析:

    适用范围:对于一些结构形式相对简单、高度不是特别高(一般适用于中低层建筑)且地震作用下变形模式相对明确的建筑结构,静力弹塑性分析可以快速、较为简便地评估结构的抗震性能,给出结构在大震作用下的大致薄弱环节和整体抗震能力。


    局限性:由于忽略了地震动的动力特性,对于一些不规则建筑结构、高柔结构(如超高层建筑)以及地震动特性对结构响应影响较大的情况,其分析结果可能与实际地震响应存在一定偏差,不能准确反映结构在真实地震动作用下的动力行为。


    弹塑性时程分析:

    适用范围:适用于各类复杂结构(如不规则高层建筑、大跨度空间结构等),尤其是那些对地震动动力特性敏感、需要精确了解结构在地震全过程中的动态响应的情况。它能更真实地模拟结构在地震中的实际表现,为结构的抗震设计和评估提供最准确的依据。

    局限性:计算工作量大,需要输入合适的地震动加速度时程(不同的地震波可能导致不同的分析结果,存在一定的不确定性),且对结构模型的精度要求较高,模型建立不当会严重影响分析结果。

    湖北省 武汉市
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