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地震弹塑性

建筑学术语

地震在作用时，对建筑物兼具弹性作用的塑性作用，单独考虑其弹性作用对结构设计和分析的精度难以保证，所以提出地震弹塑性的概念，以满足现今建筑高度迅速增长，复杂程度日益提高的发展需要。

引言
《建筑抗震设计规范》5.5.2条规定，对于特别不规则的结构、板柱－抗震墙、底部框架砖房以及高度不大于150m的高层钢结构、7度三、四类场地和8度乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构宜进行弹塑性变形验算。对于高度大于150m的钢结构、甲类建筑等结构应进行弹塑性变形验算。
《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13条也规定，对于B级高度的高层建筑结构和复杂高层建筑结构，如带转换层、加强层及错层、连体、多塔结构等，宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，B级高度和不规则、具有明显薄弱部位的高层建筑结构，宜进行罕遇地震下的弹塑性补充分析。建筑或结构在罕遇地震作用下会进入非线性并产生损伤，准确预测地震荷载下钢筋混凝土结构的非线性行为，对评估结构的抗震安全性具有重要意义。
特别是近期地壳活动相当频繁，国家加大了对地震预防的重视，为了降低汶川大地震、玉树地震此类天灾造成的损害，力求通过在建筑设计前期就加强对地震的分析，做到“小震不坏，大震不倒”。
目的
地震弹塑性分析技术的目的通常为：
(1) 评价结构在罕遇地震下的弹塑性行为，根据主要构件的塑性损伤情况和整体变形情况，确认结构是否满足“大震不倒”的设防水准要求；
(2) 得到结构在罕遇地震下的整体控制指标，包括最大顶点位移，最大层间位移，最大扭转位移比以及最大基底剪力；
(3) 研究转换深梁，转换桁架，核心筒剪力墙等关键受力构件的损失情况；
(4) 研究阻尼器对本工程抗震行为的影响；
(5) 根据分析结果，针对结构薄弱部位和薄弱构件提出相应的加强措施，以指导施工图设计。
手段
结构抗震设计理论经历了静力设计、反应谱设计、动力设计和减震控制设计四个阶段，当前国内外抗震设计的发展趋势是根据对结构在不同超越概率水平下的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性时程分析成为抗震设计的一个必要的组成部分，抗震设计进入了一个真正意义上的动力分析时代。
目前，工程中常用的弹塑性分析方法包括静力弹塑性分析(Push-Over)和动力弹塑性时程分析。Push-Over分析对模型简化较大，仅适用一些高度不大、自振周期小于2s、并且以第一振型为主的结构，对于剪力墙结构也缺乏合适的计算模型，仅采用等效框架模拟，具有较大的局限性。
相比之下，动力弹塑性时程分析模型更加接近实际，适用面更广，结构也更加可靠。计算级软硬价水平的发展和弹塑性有限元理论的完善，使得复杂的动力弹塑性时程分析在实际工程中应用越来越多。
限制条件
高层建筑或其它复杂结构在进行地震作用下结构弹塑性时程分析存在着耗费机时、建模与分析的复杂、结果评估困难等因素限制，需要专业的技术团队、高性能平行计算机和经验丰富的动力分析工程师，才能够较好地克服上述困难，为设计人员提供及时可靠的分析数据和建议。
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