如何將非線性剛度折減系數(shù)用于性能化設(shè)計？

lylla 2019-01-11

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最近有不少工程師問到“如何將非線性剛度折減系數(shù)用于性能化設(shè)計”問題,，所以筆者感覺有必要詳細介紹了一下非線性剛度折減性能設(shè)計方法,。

1、方法由來

按“高規(guī)”方法進行性能設(shè)計時,，在未進行彈塑性分析之前,，無法準確估計結(jié)構(gòu)在中震和大震作用下構(gòu)件的剛度退化情況以及考慮構(gòu)件塑性耗能后附加給結(jié)構(gòu)的阻尼比，因而會導(dǎo)致子模型構(gòu)件內(nèi)力失真,。建研院肖從真等提出,，可以通過非線性分析，得到結(jié)構(gòu)中不同構(gòu)件在中,、大震作用下的剛度折減系數(shù)和結(jié)構(gòu)附加阻尼比,，返帶回彈性設(shè)計軟件中進行結(jié)構(gòu)性能設(shè)計。使用流程如圖1所示,。

圖1 SAUSG-Design非線性剛度折減性能設(shè)計流程圖

2,、操作步驟

1）指定構(gòu)件性能目標，使用SATWE軟件進行首次分析與設(shè)計

菜單：SATWE模塊->設(shè)計模型前處理->參數(shù)定義->性能設(shè)計,，如圖2所示,，選擇“按照高規(guī)方法進行性能包絡(luò)設(shè)計”,。

圖2 性能化設(shè)計參數(shù)定義

菜單：設(shè)計模型前處理->性能目標，指定構(gòu)件性能目標,，如圖3所示,。

圖3 按構(gòu)件指定性能目標

菜單：SATWE模塊->分析模型及計算->生成數(shù)據(jù)+全部計算

進行第一次的彈性分析和設(shè)計。

2）進行非線性分析,，得到中震或（和）大震作用下的構(gòu)件剛度折減系數(shù)

選擇SAUSG-Design,，可按照默認參數(shù)進行模型預(yù)處理，在之后彈出的非線性優(yōu)化參數(shù)對話框中,，計算類型選擇“性能設(shè)計剛度折減系數(shù)及附加阻尼比”,。勾選“指定性能目標的構(gòu)件保持彈性”，則進行非線性分析時,，對于指定了性能目標的構(gòu)件仍按照彈性進行分析,，其他構(gòu)件則采用彈塑性本構(gòu)，如圖4所示,。

點擊 “確定”后,，進行非線性分析，得到中震或（和）大震作用下的構(gòu)件剛度折減系數(shù),。

圖4 非線性優(yōu)化參數(shù)（性能化設(shè)計剛度折減系數(shù)）

3）導(dǎo)入剛度折減系數(shù),，進行第二次性能化設(shè)計。

菜單：SATWE模塊->設(shè)計模型前處理->參數(shù)定義

圖5 導(dǎo)入SAUSG剛度折減系數(shù)

如圖5所示,，勾選“采用SAUSG剛度折減系數(shù)”,，如果要采用非線性優(yōu)化計算得到的附加阻尼比,，也可以勾選“采用SAUSG附加阻尼比”,。點擊“生成數(shù)據(jù)”后，這部分參數(shù)才真正導(dǎo)入,。

如需查看或編輯SAUSG計算的剛度折減系數(shù),，可以切換到中震或大震子模型,，通過SATWE“分析模型及計算”->“設(shè)計屬性補充”中選擇“交互定義”，并在“剛度折減系數(shù)”中選擇構(gòu)件類型并進行查看,，也可在此基礎(chǔ)上進行修改,。

之后可以點擊“生成數(shù)據(jù)+全部計算”，進行第二次的性能化設(shè)計,，則得到的性能設(shè)計的構(gòu)件配筋即是考慮非線性剛度折減系數(shù)的中震（大震）子模型與小震模型的包絡(luò)配筋,。

3、算例

1）指定構(gòu)件性能目標,，使用SATWE軟件進行首次分析與設(shè)計

某轉(zhuǎn)換多塔結(jié)構(gòu)如圖6所示,，結(jié)構(gòu)共17層，高度為62.6米,。地震烈度為7度（0.15g）,，設(shè)計地震分組第三組,，場地類別為III類。

底部兩層平臺柱及框支柱性能目標為中震正截面承載力彈性,、斜截面承載力彈性,；大震正截面承載力不屈服、斜截面承載力彈性,。轉(zhuǎn)換梁性能目標為中震正截面承載力彈性,、斜截面承載力彈性；大震正截面承載力不屈服,、斜截面承載力不屈服,。