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弹塑性分析在高层建筑结构设计中的应用

2021-11-26

中国建筑金属结构 2021年2期
关键词:变形结构建筑

1.高层建筑结构的弹塑性性能主要相关因素

当地震发生时,如果高层建筑结构一致停留在弹性状态下,那么此时的建筑材料在符合胡克定律(固体材料受力后,材料中的应力应变呈线性关系)条件下的反应叫做弹性地震反应;当地震作用力增大,建筑结构进入弹塑性,此时的建筑材料不再符合胡克定律,建筑结构会产生弹塑性反应[1]。

1.1 弹性及弹塑性的结构刚度和阻尼

弹性地震反应借助于刚度矩阵来完成相应计算,建立弹性地整力与结构体系位移之间的关系;在弹塑性阶段,地震力与结构位移之间不是简单的线性关系,只有在双线性恢复力模型中位移同时处在相同的直线段时,刚度矩阵才能满足常量,当位移不在同一直线上时,刚度矩阵发生改变,形成阻尼矩阵[2]。因阻尼矩阵由无数刚度矩阵共同组成,所以阻尼矩阵与刚度矩阵的变化趋势基本相同。

1.2 弹塑性反应的特殊性

建筑结构在地震左右力下进入弹性反应后当地整力持续增大将进入弹塑性反应状态。反之,当地震力作用在弹性阶段后期,结构的屈服强度超过一定限度,这时由弹性地震反应所得结果与弹塑性地震阶段所得结果基本相同,这时结构的弹性反应与弹塑性反应可以看作等同效果。

1.3 地震力与位移关系

在正常状态下,地震作用与弹性变形成线性关系,地震力越大弹性变形越大,理论上弹性变形无限制可以一直增长,但是常规建筑结构不可……

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