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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(xì)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(zhǔn)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
1） 指定構(gòu)件性能目標(biāo)，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(biāo)，指定構(gòu)件性能目標(biāo)，如圖3所示。 圖3 按構(gòu)件指定性能目標(biāo) 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(rèn)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(biāo)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(biāo)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。
1） 指定構(gòu)件性能目標(biāo)，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(biāo)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(biāo)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。 圖6 某轉(zhuǎn)換多塔結(jié)構(gòu) 在RH1TG065地震動作用下，墻梁、墻柱、框架梁剛度折減系數(shù)分布如圖7~圖9所示。 圖7 墻梁剛度折減系數(shù) 圖8 墻柱剛度折減系數(shù) 圖9 框架梁剛度折減系數(shù) 在地震動作用下，能量變化曲線如圖10所示，構(gòu)件彈塑性附加阻尼比為3.2%，大震等效彈性分析用結(jié)構(gòu)總阻尼比為8.2%。 圖10 能量圖及等效阻尼比 結(jié)構(gòu)初始阻尼比：5.0% 附加等效阻尼比： 結(jié)構(gòu)彈塑性：3.2% 位移型阻尼器：0.0% 速度型阻尼器：0.0% 總等效阻尼比：8.2% |
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