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【PBSD】构件变形指标VS材料应变指标:从评估敏感性出发

“材料应变指标评估结果易受塑性铰长度影响,客观性相对较弱
结构抗震性能设计软件PBSD【PBSD】超限工程的免费好助手:结构抗震性能设计软件PBSD功能简介)具有地震动工具箱【PBSD】V1.0.5.0版正式发布:免费地震动工具箱之教学视频)、一键弹塑性分析接口【PBSD】【PERFORM-3D】YTP导模工具使用手册)、一键弹塑性报告【PBSD】一键弹塑性报告功能演示等众多实用功能。
PBSD紧密贴合广东省性能设计规程,采用基于构件变形的性能评估方法实现构件层次的抗震性能复核(【广东省性能设计规程】性能设计基本方法与PBSD的实现),同时提供材料应变复核功能以满足不同用户的需求。构件变形指标已经过大量试验验证,并已写入规程正文条文,因此不提供给用户修改;材料应变指标默认采用规程附录推荐的限值,用户可在PBSD的“设置”中修改。
构件变形指标较为直观,易根据试验结果标定;材料应变指标适用面广,在有限元分析中更易于统计。构件变形指标与材料应变指标孰优孰劣并无定论,本推送以纤维单元为主题,探究塑性铰长度选取对构件变形指标及材料应变指标评估结果的影响若塑性铰长度的选取对评估结果有显著影响,将导致抗震性能评估结果缺乏客观性。

通过本推送的分析结果可知:塑性铰长度对材料应变指标评估结果有显著影响,其评估结果易受分析人员所左右,缺乏充足的客观性【OpenSees】应力元纤维单元的Localization Issues)。

测试模型简介

本推送选用框架结构进行分析,框架结构的基本信息如图1所示。采用YTP将框架结构转换为基于纤维单元的弹塑性模型【Perform3D】位移元的简单证法),通过配置文件P3D_Setting.ini的配置项修改纤维单元塑性铰的长度,分别为截面高度的0.1倍、0.5倍及1倍,分别简称0.1HL0.5HL1.0HL模型。采用PBSD地震动工具箱生成人工波【PBSD】人工波生成功能测试 [开源]),并进行大震及2倍大震下的动力弹塑性时程响应分析。

图1 测试模型信息及人工波生成

弹塑性时分析

  • 1倍大震弹塑性时程分析

图2为层间位移角曲线及某根典型框架梁的转角及应变分析结果,图3为框架梁的性能状态图。由图2及图3可知,纤维单元塑性铰长度对结构层间位移角(1.06倍)及构件转角(局部1.2倍)没有显著影响,但对构件应变则有显著影响,将直接影响材料应变复核结果!以1.0HL模型为基准,缩小2倍塑性铰长度,纤维应变将放大2.6倍;缩小10倍塑性铰长度,纤维应变将放大17倍

图2 1倍大震下最大层间位移角、构件转角及构件应变统计

图3 1倍大震下框架梁性能状态图
  • 2倍大震弹塑性时程分析

图4为层间位移角曲线及首层角柱的转角及应变分析结果,图5为框架柱的性能状态图。由图4可知,纤维单元塑性铰长度缩小1倍,对结构层间位移角(1.11倍)及构件转角(局部0.9倍)没有显著影响,但对构件应变则有显著影响,纤维应变将放大12倍!

由图5可知,构件变形指标对采用不同塑性铰长度的弹塑性模型均有相对一致的评估结果,而材料变形指标则对不同模型由截然不同的评估结果:0.1HL模型底层大量框架柱失效,0.5HL模型底层所有框架柱发生中度损坏,1.0HL模型底层部分框架柱发生中度损坏。

图4 2倍大震下最大层间位移角、构件转角及构件应变统计

图5 2倍大震下框架柱性能状态图

  • 小结

以1.0HL模型为基准,塑性长度缩小1倍,在1倍大震下,构件转角变化幅度在10%内,构件应变则放大2-3倍;在2倍大震下,构件转角变化幅度亦控制在10%内,构件应变则放大10-15倍,显著影响材料应变指标评估结果。因此,塑性铰长度对材料应变指标评估结果有显著影响,其评估结果易受分析人员所左右,缺乏充足的客观性【OpenSees】应力元纤维单元的Localization Issues)。


PBSD下载安装与联系方式
登陆官方网站www.wwforu.com(或加入QQ官方交流群)可下载并免费使用结构抗震性能设计软件PBSD!登陆官方网站www.wwforu.com或腾讯视频/微信搜索PBSD均可观看教学视频扫描下方二维码可加入PBSD之QQ官方交流群。使用PBSD过程中遇到任何问题,欢迎通过交流群或发送邮件至wilsonwu@wwforu.com与我们保持联系!

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