【精品】时程分析法

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1、时程分析法定义：由结构基木运动方程沿时间历程进行积分求解结构振动响应的方法。概述：时程分析法是世纪60年代逐步发展起來的抗震分析方法。用以进行超高层建筑的抗震分析和工程抗震研究等。至80年代，已成为多数国家抗震设计规范或规程的分析方法之一。原理：时程分析法在数学上称步步积分法，抗震设计中也称为“动态设计”。由结构基本运动方程输入地而加速度记录进行积分求解，以求得整个时间历程的地震反应的方法。此法输入与结构所在场地相应的地震波作为地震作用，由初始状态开始，一步一步地逐步积分，直至地震作用终了。是对工程的基本运动方程，输入对应于工程场地的若干条地震加速度记录或人工加速度时程曲线

2、，通过积分运算求得在地面加速度随时间变化期间结构的内力和变形状态随时间变化的全过程，并以此进行结构构件的界面抗震承载力验算和变形验算。时程分析法是世纪60年代逐步发展起来的抗震分析方法。用以进行超高层建筑的抗震分析和工程抗震研究等。至80年代，已成为多数国家抗震设计规范或规程的分析方法之一。“时程分析法”是由结构基本运动方程输入地震加速度记录进行积分，求得整个时间历程内结构地震作用效应的一种结构动力计算方法，也为国际通用的动力分析方法。“时程分析法”常作为计算高层或超高层的一种(补充计算)方法，也就是说满足了规范要求的时候是可以不用它计算结构的。规范规定：对于特别不规则的建

3、筑、甲类建筑及超过一定高度的高层建筑，宜采用时程分析法进行补充计算。所以有较多设计人员对应用时程分析法进行抗震设计感到生疏。近年来，随着高层建筑和复朵结构的发展，时程分析在工程中的应用也越来越广泛了。地震动输入对结构的地震反应影响非常大。目前的现状是，输入地震动的选择大多选择为数不多的几条典型记录(如:1940年的ElCentro(NS)记录或1952年的Taft记录),国内外进行结构时程分析时所经常采用的几条实际强震记录主要有适用于I类场地的滦河波、适用于II、III类场地的El-Centrol波(1940,N・S)和Taft波(1952,E-w)＞适用于IV类场地的宁河

4、波等。时程分析法又称直接动力法，在数学上又称步步积分法。顾名思义,是山初始状态开始一步一步积分直到地震作用终了,求出结构在地震作用下从静止到振动以至到达故终状态的全过程。它与底部剪力法和振型分解反应谱法的最大差别是能计算结构和结构构件在每个时刻的地虑反应（内力和变形）。当川此法进行计算时，系将地震波作为输入。-•般而言地震波的峰值应反映建筑物所在地区的烈度，而其频谱组成反映场地的卓越周期和动力特性。当地震波的作用较为强烈以至结构某些部位强度达到屈服进入槊性时，时程分析法通过构件刚度的变化可求出弹瞰性阶段的结构内力与变形。这时结构薄弱层间位移可能达到最人值，从而造成结构的破坏

5、，直至倒塌。作为高层建筑和重要结构抗震设计的一种补充计算，采用时程分析法的主要目的在于检验规范反应谱法的计算结果、弥补反应谱法的不足和进行反应谱法无法做到的结构非弹性地震反应分析。时程分析法的主要功能有：1）校正由于采用反应谱法振型分解和组合求解结构内力和位移时的误差。特别是对于周期长达几秒以上的高层建筑山于设计反应谱在长周期段的人为调整以及计算屮对高阶振型的影响佔计不足产生的谋差。2）町以计算结构在菲弹性阶段的地震反应，对结构进行大震作用下的变形验算，从而确定结构的薄弱层和薄弱部位，以便釆取适当的构造措施。3）可以计算结构和各结构构件在地展作用下每个时刻的地震反应（内力和

6、变形），提供按内力包络值配筋和按地震作用过程每个时刻的内力配筋最大值进行配筋这两种方式。总的來说，时机分析法具冇许多优点，它的计算结果能更真实地反映结构的地窓反应，从而能更精确细致地暴靂结构的薄弱部位。时程分析法有关的几个问题：1恢复力特性曲线；恢复力特性曲线应用于计算必须模型化，常用的冇双线型模型与退化三线型模型；退化三线型模型（附图）能较好地反映以弯曲破坏为主的钢筋混凝土构件的的特性，所以适用于此类构件计算。2结构计算模型及分析方法；3地震波的选用；4时程分析讣算结果的处理。时程分析要依靠计算机及软件，作为一般的工程设计人员，只需要了解1、'两个问题的内容，为软件的选用

7、及前期数据准备做基础。问题3、4的内容，特别是问题3的内容，设设计人员能够把握的，也是能否得到良好分析结果的重耍因素。目前结构动力时程分析模型主要冇三种:三维空间模型、二维平面模型和层模型。从理论上讲，三维空间模型最接近结构的实际情况，是较理想的分析模型，计算椿度也高，但山于这种模型计算H作量巨大，在目前的微机硬件资源条件下，大型结构设计小很少采用。二维平而模型和层模型对结构作了较多的简化处理，二维平面模型是将结构离散成一系列相互独立的“柿”，这种模型适用于刚度分布沟匀、儿何布置规则的结构。仅就独立的-•棉而言，二