静力弹塑性(push-0ver)分析的基本原理及计算实例

时间：2025-04-03

第４８舟会场学术沙龙——以科学发展观推动科技的创新６１３

７王光远结构动力学．北京：科学出版社．１９８１

作者简介杨梅兰．新疆大学建筑工程学院硕士。Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｍｌ００２５＠１２６．ｃｏｒｎ；１３５７９９８４３９２。

静力弹塑－陛（ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ）分析的基本原理及计算实例

王丽萍阿肯江－托呼提徐虎

新疆大学建筑工程学院，乌鲁木齐，８３０００８

摘要本文介绍了静力弹塑性（ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ）分析方法的基本原理，对工程实例进行了

静力弹塑性分析，并对其结构进行了抗震性能的评估。表明ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ方法是目前对结构进行抗震性能评估的有效方法。

关键词静力弹塑性分析方法抗震性能评估

月ｑ置

近年来，国内外广泛兴起的一种地震反应静力弹塑性分析方法，叉称之ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ分析方法，该方法弥补了传统静力线性分析方法如底部剪力法和振型分解反应谱法等的不足，克服了动力时程分析方法的困难。静力弹塑性（ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ）分析方法最早是１９７５年由Ｆｒｅｅｍａｎ等提出的，２０世纪９０年代初美国科学家和工程师提出了基于性能（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ～ｂａｓｅｄ）及基于位移（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｍ—ｂａｓｅｄ）的设计方法，引起日本和欧洲同行的极大兴趣，一些国家抗震规范接受了这一分析方法并纳入其中。ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ方法引进我国后，逐渐得到大家的重视和应用。在《建筑抗震设计规范》中“……弹塑性变形分析，可按工程情况采用以下方法之一：静力非线性分析、非线性时程分析。”这里所说的静力非线性分析，除了指一般的与反应谱结合不密切的非线性静力分析外，也包括了ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ方法。在设计中利用结构的弹塑性分析来追踪结构在地震时反应的全过程，便于设计者发现结构抗震的薄弱楼层和构件，故ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ是检验地震时结构抗倒塌能力的有效方法。

一、静力弹塑性分析方法的原理、实施步骤及基本假定

１．静力弹塑性的原理

ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ是一个用于预测地震引起的力和变形需求的方法。其基本原理是：在结构分析模型上沿高度施加呈一定分布（如均匀荷载，倒三角形荷载等）的水平单调递增荷载来模拟地震水平惯性力的侧向力，将结构推至某一预定的状态（达到目标位移或使结构成为机构）后，则停止加大水平荷载，并对结构进行评价，以判断结构是否能经受得住未来可能发生的地震作用，也就是评估结构的抗震性能。所以ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ可以用于建筑物的抗震鉴定和加固，以及对新建结构的抗震设计和性能评估。

２．静力弹塑性分析方法的实施步骤

（１）准备结构数据。如同一般的有限元分析，建立结构的模型，包括几何尺寸、物理参数以及节点和构件的编号。另外．还要求出结构上的竖向荷载和水平荷载以及各构件的弹塑性承载力。（２）计算结构在竖向荷载作用下的内力。将来和水平荷载作用下的内力叠加，作为某一级水平力

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作用下构件的内力，以判断构件是否开裂或屈服。这时还要求出结构的基本自振周期。

（３）在结构每一层的质心处。施加沿高度分布的某种水平荷载。施加水平力的大小按以下原则确定：水平力产生的内力与步骤（２）所计算的内力叠加后，使一个或一批构件开裂或屈服。

（４）对于开裂或屈服的构件，改变其状态（最简单的办法，是用塑性铰来考虑构件进入塑性，将屈服的构件的一端甚至两端设成铰节点，这样相当于形成了一个新的结构），再施加一定水平荷载．使得一个或一批构件开裂或屈服。

（５）不断重复步骤（４），直到结构的侧向位移达到预定的破坏极限，或由于铰点过多而成为机构。记录每一次由新的塑性铰出现后结构的周期，累计每一次施加的荷载。

（６）成果整理：将每一个不同的结构自振周期及其对应的水平力总量与结构自重（重力荷载代表值）的比值（地震影响系数）绘成曲线。也把相应的场地的各条反应谱蓝线绘在一起。这样，如果结构反应曲线能够穿过某条反应谱，就说明结构能够抵抗那条反应谱所对应的地震烈度。

３．静力弹塑性的基本假定

（１）结构（实际工程中一般为多自由度体系）的响应与一等效单自由度体系相关，也就是说结构的响应仅有结构的第一振型控制。

（２）结构沿高度的变形由第一振型的形状向量｝｝ｌ表示在整个地震反应过程中，不管结构的变形大小，形状向量｛十｝保持不变。

上述两个假定在理论是ｐｕｓｈ—ｏｖｅｒ方法的基础，对于响应以第一振型为主的结构最大地震反应，静力弹塑性分析方法可以得到合理的估计。