动力弹塑性时程分析技术在建筑结构抗震设计中的应用PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1钢筋混凝土结构有限元分析发展概况 2

1.2高层建筑结构弹塑性抗震设计、分析方法 3

1.2.1结构动力计算模型 4

1.2.2单元模型 4

1.2.3结构和构件的恢复力模型 5

1.2.4弹塑性时程分析与弹塑性静力分析 8

2 混凝土和钢材的本构关系 11

2.1混凝土单轴受力本构关系 12

2.1.1单轴受拉 12

2.1.2单轴受压 14

2.1.3重复荷载作用下混凝土应力-应变关系 17

2.1.4反复荷载作用下混凝土应力-应变关系 19

2.2混凝土损伤模型建立 23

2.2.1混凝土损伤模型概述 23

2.2.2混凝土损伤及刚度退化 24

2.3建议采用的混凝土本构模型 27

2.3.1单轴受拉混凝土应力-应变关系 27

2.3.2单轴受压混凝土应力-应变关系 28

2.3.3混凝土拉压损伤系数 28

2.3.4拉压刚度恢复 29

2.4混凝土本构模型在ABAQUS程序中的实现 29

2.4.1 ABAQUS用户材料子程序的结构和接口 29

2.4.2 ABAQUS用户混凝土材料子程序的连接与应用 32

2.5反复荷载下钢筋本构关系 33

2.6钢管混凝土本构的基本理论 33

2.6.1蔡绍怀理论 33

2.6.2钟善桐理论 34

2.6.3周绪红和Mander理论 36

2.6.4韩林海理论 36

2.7小结 38

3 基于截面纤维模型的梁柱单元弹塑性分析 39

3.1梁单元 40

3.1.1截面纤维单元模型基本假定 40

3.1.2截面纤维单元模型的特点 41

3.1.3截面纤维单元模型的建立 42

3.1.4计算实例验证 49

3.2二维墙板单元 55

3.2.1分层壳单元基本介绍 55

3.2.2剪力墙算例（计算模拟与试验对比） 56

3.3小结 59

4 低周反复加载下平面框架受力分析 61

4.1平面框架试验研究 62

4.1.1试验概况 62

4.1.2试验过程及现象 64

4.1.3试验结果分析 65

4.2结构模型非线性数值分析 70

4.2.1数值计算模型建立 70

4.2.2单向水平荷载下结构的反应 71

4.2.3反复荷载下结构的反应 76

4.3小结 78

5 ABAQUS动力时程分析方法 79

5.1动力学问题基本方程 80

5.2时间积分方法 80

5.2.1 Newmark时间积分方法 81

5.2.2显式Newmark时间积分方法 83

5.2.3隐式Newmark法 85

5.3自动时间步长控制方法 86

5.3.1自动时间步长控制方法的运用 86

5.3.2自动时间步长控制原理 86

5.4隐式算法中自动时间步长运用 87

5.5临界稳定步长法探讨 88

5.6隐式算法与显式算法动力学分析特点 88

5.7地震波 89

5.7.1输入地震波的选择 89

5.7.2人工地震波合成原理 91

5.8阻尼 92

5.8.1阻尼矩阵 93

5.8.2阻尼比 94

5.8.3阻尼比取值 96

5.9小结 96

6 动力弹塑性分析影响因素分析 99

6.1材料本构的影响 100

6.1.1钢管混凝土材料程序的开发 100

6.1.2基于不同理论的对比 100

6.1.3基本构件算例试验对比 101

6.1.4黏结滑移的探讨和程序实现 105

6.1.5某钢筋混凝土悬臂柱的算例对比 105

6.2模型对计算结果的影响 107

6.2.1单元类型对计算结果的影响 107

6.2.2单元尺寸对计算分析的影响 114

6.2.3次梁简化对计算结果的影响 118

6.2.4连梁模拟方法对计算结果及性能评估的影响 123

6.2.5楼板考虑方式的影响分析 128

6.2.6钢筋的模拟方式讨论 134

6.3阻尼的考虑方式对计算结果的影响 135

6.3.1大震下阻尼耗能与材料弹塑性耗能的对比 135

6.3.2一种新的阻尼考虑方式 144

6.3.3阻尼考虑的建议 152

6.4不同积分方法的影响 153

6.4.1采用显式算法需要处理的几个问题 153

6.4.2算例比较 154

6.4.3积分方法选用建议 155

6.5施工过程模拟的影响 155

6.5.1施工过程模拟概述 155

6.5.2施工过程分析原理及特点 156

6.5.3 ABAQUS中的施工顺序模拟 160

6.5.4超高层结构施工过程的弹塑性分析实例 161

6.6小结 169

7 结构抗震性能评价 171

7.1总体性能评价 172

7.1.1弹塑性位移评价 172

7.1.2薄弱环节判断 179

7.1.3破坏形式和破坏顺序 180

7.1.4框架分担地震力的比例 180

7.1.5倒塌判断 182

7.2构件性能评价 184

7.2.1规范中关于性能设计的规定、理解及存在的问题 184

7.2.2梁柱构件性能评价 187

7.2.3墙板构件性能评价 194

7.2.4杆件受压失稳在整体分析中的描述方法 198

7.3小结 204

8 央视新台址结构弹塑性时程分析实例 205

8.1央视新台址结构弹塑性时程分析概述 206

8.2整体计算模型的建立 208

8.2.1计算模型的转换 208

8.2.2钢筋混凝土梁、柱截面 210

8.2.3钢梁、柱和斜撑截面 211

8.2.4型钢混凝土柱截面 211

8.3施工过程模拟 211

8.4结构动力特性 213

8.5结构弹塑性时程分析 215

8.5.1整体坐标轴约定 215

8.5.2地震波 215

8.5.3结构的变形 218

8.5.4基底反力时程 222

8.5.5最大层间位移角曲线 222

8.5.6角部支撑点z向反力时程 224

8.5.7结构构件的塑性变形 226

8.6关于结构弹塑性变形的进一步探讨 237

8.6.1算例1——钢筋混凝土平面框架 237

8.6.2算例2——带钢斜撑钢筋混凝土平面框架 238

8.7小结 240

参考文献 241