静力弹塑性分析(Pushover 分析)■ 简介Pushover 分析是考虑构件的材料非线性特点，分析构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构响应的方法。
Pushover 分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。
所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target performance)，并使结构设计能满足该目标性能的方法。
Pushover 分析前要经过一般设计方法先进行耐震设计使结构满足小震不坏、中震可修的规X 要求，然后再通过pushover 分析评价结构在大震作用下是否能满足预先设定的目标性能。
计算等效地震静力荷载一般采用如图2.24所示的方法。
该方法是通过反应修正系数(R)将设计荷载降低并使结构能承受该荷载的方法。
在这里使用反应修正系数的原因是为了考虑结构进入弹塑性阶段时吸收地震能量的能力，即考虑结构具有的延性使结构超过弹性极限后还可以承受较大的塑性变形，所以设计时的地震作用就可以比对应的弹性结构折减很多，设计将会更经济。
目前我国的抗震规X 中的反应谱分析方法中的小震影响系数曲线就是反应了这种设计思想。
这样的设计方法可以说是基于荷载的设计(force-based design)方法。
一般来说结构刚度越大采用的修正系数R 越大，一般在1~10之间。
但是这种基于荷载与抗力的比较进行的设计无法预测结构实际的地震响应，也无法从各构件的抗力推测出整体结构的耐震能力，设计人员在设计完成后对结构的耐震性能的把握也是模糊的。
基于性能的耐震设计中可由开发商或设计人员预先设定目标性能，即在预想的地震作用下事先设定结构的破坏程度或者耗能能力，并使结构设计满足该性能目标。
所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来实现，所以也可称为基于位移的设计(displacement-based design)。
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l图2.8.38 基于位移设计法的结构抗震性能评价m i d a s C i v i l示。
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l1n λ- : 前一步骤(n-1)的荷载因子1λ : 第1荷载步的荷载因子nstep : 总步骤数i : 等差增量步骤号当前步骤的外力向量如下。
0n n λ=⋅P P(10)(3) 第3阶段: 最终步骤的荷载增量(n nstep =) 最终荷载步骤(nstep )的外力向量如下、0nstep nstep λ=⋅P P ; 1.0nstep λ= (11)图2.8.43 自动调整荷载步长的例题(荷载因子结果)m i d a s C i v i l2. 点击步长控制选项 > 增量控制函数定义步长控制函数m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lATC-40中对不同结构响应类型规定了谱折减系数的下限值(参见表2.8.7)。
钢结构受力分析及其设计随着工业技术的不断进步，钢结构已经成为了现代建筑中不可或缺的一部分。
钢结构具有重量轻、强度高、耐腐蚀、易于加工等优点，因此得到了广泛应用。
但是，钢结构设计也面临着很多的挑战，其中最重要的一个问题就是如何进行受力分析并设计钢构件。
一、钢结构的受力分析在进行钢结构的设计之前，首先需要进行受力分析。
受力分析是通过分析结构所受作用力及力的作用方向和大小，来确定结构的内力大小和分布规律，并综合考虑材料的耐力和变形，进行静力分析的一种方法。
1、载荷的分类载荷是指集中力、均布载荷、温度荷载、自重、风载、地震荷载等，主要可分为静力荷载和动力荷载两类。
静力荷载的计算主要根据结构形式和受力体系进行计算。
动力荷载的计算一般需采用动力计算，如求解结构的共振频率、阻尼等基本参数，从而进行动力分析。
2、钢结构的受力分析方法在进行受力分析时，需要依据力学原理和结构受力特点进行分析。
一般可以采用以下几种方法：(1) 静力分析法静力分析法是指在结构在平衡状态下采用力学原理进行计算，并通过静力平衡方程求解出结构内力大小、分布和支反力大小等。
(2) 标准值法标准值法是指根据规范中规定的系数和方程计算出相应的荷载和内力。
其特点是计算简单、速度快，但是适用性较差，只适用于规范要求中规定的结构和荷载。
(3) 有限元分析法有限元分析法是一种利用计算机进行结构受力分析的方法。
其主要步骤是将结构划分为多个小单元，对每个小单元进行计算，最后综合求解出整个结构的内力分布。
(4) 变形法变形法是指将结构分为多个构件或部位，从而简化结构分析，进行受力计算。
主要通过分析结构的变形情况，由变形求解出结构的内力分布。
3、钢结构的设计在进行钢结构的设计时，需要依据受力分析结果进行计算，经过优化设计，得到符合设计要求和安全性的结构。
建筑工程中的结构强度分析方法在建筑工程中，结构强度是一个至关重要的因素。
通过合理的分析方法，可以评估建筑物的结构强度，确保其在正常工作条件下的安全性和可靠性。
本文将介绍建筑工程中常用的结构强度分析方法，以及它们的应用。
一、材料力学性能测试材料力学性能测试是建筑工程中最基础的结构强度分析方法之一。
通过对材料样本进行拉伸、压缩、弯曲等试验，可以获取材料的强度、刚度和延展性等参数。
这些参数可以作为结构分析的输入数据，用于计算建筑物在荷载下的受力情况。
二、有限元分析有限元分析是一种广泛应用于建筑工程中的结构强度分析方法。
它将结构划分为有限个小的元素，并对每个元素进行数值计算。
通过求解数学模型，可以得到结构在不同荷载条件下的受力分布和变形情况。
有限元分析具有高精度和广泛适用性的优点，能够有效地提供结构强度分析的结果。
三、静力分析静力分析是建筑工程中常用的结构强度分析方法之一。
它基于静力平衡原理，通过对结构进行平衡方程的建立和求解，得到结构在静力荷载下的受力状态。
静力分析适用于分析不考虑结构动力响应和变形的情况，常用于静态荷载条件下的结构设计和评估。
四、动力分析动力分析是对建筑工程中结构强度进行综合评估的重要方法。
它考虑了结构在动力荷载下的响应和变形情况，能够评估结构在地震、风载等动力荷载作用下的安全性。
动力分析主要包括模态分析、响应谱分析等方法，可以为结构设计提供参考依据。
五、风洞试验风洞试验是一种直观而可靠的结构强度分析方法。
通过在风洞中模拟实际的风场环境，可以观测和测量结构在风载作用下的受力情况和变形情况。
风洞试验结果可用于验证理论计算和数值模拟的准确性，对于高层建筑、大跨度桥梁等结构的设计和评估具有重要意义。
六、耐久性试验耐久性试验是建筑工程中的另一项重要的结构强度分析方法。
它通过模拟建筑物在长期使用过程中所受到的环境条件，如潮湿、高温、寒冷等，对结构材料和构件进行试验。
通过观测和测量试验结束后的材料性能和结构性能变化，可以评估结构材料和构件的耐久性能，判断其在使用寿命内是否能够满足设计要求。
项目一 构件的静力分析 任务一 画构件受力图
学习目标： 重点、考点： 选择题 1．以下不属于力偶特性的是（ ）。 A．大小相等 B．方向相同 C．作用线平行 D．方向相反 2. 刚体受三力作用而处于平衡状态，则此三力的作用线（ ）。 A. 必汇交于一点 B. 必互相平行 C. 必皆为零 D. 必位于同一平面内 3. 某学生体重为G，双手抓住单杠吊于空中。最感到费力的是( )，最感到省力的是( )。 A. 两臂垂直向下与身体平行 B. 两臂张开成120°角 C. 两臂张开成30°角 4. 下列选项中，属于力矩作用的是（ ）。 A. 用卡盘扳手上紧工件 B. 拧水龙头 C. 用起子扭螺钉 D. 用扳手拧螺母 5. 作用在同一物体上的两个力，若其大小相等，方向相反，则它们（ ）。 A. 只能是一对平衡力 B. 只能是一个力偶 C. 可能是一对平衡力或一个力偶 D. 可能是一对作用力和反作用力 6. 作用在刚体上的平衡力系，如果作用在变形体上，则变形体（ ）。 A. 一定平衡 B. 一定不平衡 C. 不一定平衡 D.无法确定 7. 如图所示功螺纹，如在扳手B点作用一个力F，将力F平移到C点，可与（ ）等效。 A. 一个力 B. 一个力偶矩 C. 一个力和力偶矩 D. 两个大小相等方向相反的平衡力 8. 以下不属于力偶特性的是（ ）. A．大小相等 B．方向相同 C．作用线平行 D．方向相反 9. 刚体受三力作用而处于平衡状态，则此三力的作用线（ ）。 A. 必汇交于一点 B. 必互相平行 C. 必皆为零 D. 必位于同一平面内 10. 力偶对物体产生的运动效应为 ( )。 A. 只能使物体转动 B. 既能使物体转动．又能使物体移动 C. 只能使物体移动 D. 它与力对物体产生的运动效应有时相同，有时不 同 11. 分析图中画出的5个共面力偶，与图(a)所示的力偶等效的力偶是( )。 A. 图(b) B. 图(c) C. 图(d) D. 图(e)
12. 如图所示，力F对A点之矩为＿＿＿＿＿。 A．F（L1＋L2）sinα B．F（L1 sinα＋L2 cosα） C．F（L1＋L2）cosα D．F（L1cosα＋L2sinα）
13. 在适当的简化点上，分布于同一平面上的一个力和一个力偶＿＿＿＿合成为一个力。
A．一定能够 B．一定不能够 C．不一定能够 14. “二力平衡公理”和“力的可传性原理”只适用于（D ）
A. 任何物体； B. 固体； C. 弹性体； D. 刚体 15. 当平面一力 B 时，力对点的距为零。 Ａ、垂直于过矩心的轴 Ｂ、通过矩心
Ｃ、平行于过矩心的轴 Ｄ、沿其作用线移动到离矩心最近 16. 固定铰链支座的约束反力的方向是：
A 常用两个互相垂直的分力代替B 必须垂直于固定面C 必须平行于固定面 17. 三直角折杆AB、BC、BD连接如题3图示，不计自重。其中属二力杆的杆件是（ A ） A AB杆 B BC杆 C BD杆 18.作用力与反作用力分别作用在（）的物体上。 A、相同B、两个以上C、同一D、不同 19. 在力偶的作用下物体只能产生（A）。 20. 悬臂梁固定端约整反力可简化为（ ）
A． 一个与悬臂梁垂直的力 B． 一个与悬臂梁平行的力 Ｃ．一个力偶 C． 一个合力和一个力偶 21. 一力对某点的力矩不为零的条件是（ ）。
A. 作用力不等于零。 B. 力的作用线不通过矩心。
C. 作用力和力臂均不为零 22. 作用在同一物体上的两个力，若其大小相等，方向相反，则它们 。 A、只能是一对平衡力 B、只能是一个力偶 C、可能是一对平衡力或一个力偶 D、可能是一对作用力和反作用力 23. 力和物体的关系是 。 A、力不能脱离物体为独立存在 B、一般情况下力不能脱离物体而独立存在 C、力可以脱离物体而独立存在 D、以上说法都不对。 24. 静止在水平地面上的物体受到重力和支持力的作用，物体对地面的压力， 则以下说法中正确的是 。 A、压力和支持力是一对平衡力 B、重力和支持力是一对作用力和反作用力 C、支持力和压力的性质相同，都是弹力 D、重力和支持力是一对平衡力 25. 举重时双手向上举杠铃，杠铃向下压手，但终归将杠铃举起，因此这二力的关系是 。 Ａ、手举杠铃的力大于杠铃对手的压力 Ｂ、举力和压力属于平衡力 Ｃ、举力和压力属于一对作用力和反作用力 D、不能确定 26. 下列属于力矩作用的是 。 A、作丝锥攻螺纹 B、双手握方向盘 C、用起子扭螺钉 D、用扳手拧螺母 一等边三角板如图所示，变长为a，沿三边分别作用有 力F1、F2、F3且，F1=F2=F3，则此三角板所处的形态是（ ）。 A. 平衡 B.转动 C. 移动 D.既移动又转动
填空题 1. 对非自由体的运动起限制作用的物体称为 ；约束反力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向 ；约束反力由 实现，且随 改变而改变。 2. 符号Mo(F)中，角标o表示 ；若没有角标o，则符号M的意义是 。 3. 工程上常见的约束类型有柔性约束、 、 、 、 。 4. 力偶对任意点之矩等于 ，力偶没有合力，力偶只能用 来平衡。力偶中的两个力在任一坐标轴上的投影的代数和等于 。 5. 受二力作用的刚体处于平衡的必要充分条件是：二力的大小相等、方向相反并且 。 6. 力对物体的作用效应是 和力的变形效应力对点的矩的正负号的 7. 一般规定是这样的：力使物体绕矩心 方向转动时力矩取正号，反之取负号。
8. 由两个大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的力所组成的力系称为 。 9. 固定端约束可阻止被约束物体作____和_______。 10. 常见的铰链约束有 和 。 11. 用力拧紧螺母，其拧紧的程度不仅与力的 有关，而且与螺母中心到力的作用线的 有关。 12. 力的单位是 ，力矩的单位是 ，力偶矩的单位是 。 13. 用丝锥攻螺纹时，如果在铰杠单边上用力，丝锥除受到一个使它转动的 作用，还将受到一个 的作用，使丝锥容易 。 说明了物体间相互作用关系的公理是（ ）。 A.二力平衡 B.加减平衡力系 C.作用力与反作用力 D.平行四边形法则 4. 如右图所示，小球共受 ( )力的作用。 A. 1个 B. 2个 C.3个 D.4个
5. 如图所示，大小相等的四个力，作用在同一平面上且力的作用线交于一点C，试比较四
个力对平面上点O的力矩，对O点之矩最大的是_______。
力的合成与分解应遵循 法则。 判断题 （ ）1. 二力平衡的必要和充分条件是：二力等值、反向、共线。 （ ）2. 合力一定大于分力。 （ ）3. 只受两力作用但不保持平衡的物体不是二力体。 （ ）4. 平面汇交力系平衡的必要和充分条件是力系的力多边形封闭。 （ ）5. 画力多边形时，变换力的次序将得到不同的结果。 （ ）6. 力的作用点沿作用线移动后，其作用效果改变了。 （ ）7. 力对一点之矩，会因力沿其作用线移动而改变。 （ ）8. 作用在物体上的力，向一指定点平行移动必须同时在物体上附加一个力偶。 （ ）9. 力偶可以合成为一个合力。 （ ）10. 力偶在任何坐标轴上的投影代数和恒为零。 （ ）11. 力偶就是力偶矩的简称。 （ ）12. 合力偶矩等于每一个分力偶矩的矢量和。 （ ）13. 在同平面内的两个力偶，如果力偶矩相等，则两力偶彼此等效。 （ ）14. 作用在刚体上点A的力F平移到一点B，不附加一个力偶，不会改变力F的对物体的作用效果。 （ ）15. 平面力偶系平衡的条件是：力偶系中的各力偶矩代数和为零。 （ ）16. 固定铰支约束反力的方向能预先确定。
OP1P4P3
P2 （ ）17. 合力一定比分力大。 （ ）18. 力不能脱离物体而存在。 （ ）19. 柔性约束对物体的约束反力作用于接触点，方向沿柔性体而指向物体。 （ ）20．力矩对物体的转动效果比力偶对物体的转动效果好。 （ ）21. 二力构件是指两端用铰链连接并且只受两个力作用的构件。 （ ）22. 对于二力构件，因为作用的两个力位于同一直线上，所以必须是直杆。 （ ）23. 如果物体相对于地面保持静止或匀速运动状态，则物体处于平衡。 （ ）24. 正交分解法是指把力分解成两个相互垂直的分力。
（ ）25. 一力在某坐标轴上的投影为零，该力的大小一定为零。 （ ）26. 凡在两个力作用下的构件称为二力构件。 （ ）27. 力系的合力一定比各分力大。 （ ）28. 作用在一个物体上有三个力，当这三个力的作用线汇交于一点时，则此力系必然平衡。
（ ）力偶对其作用面内任意点的力矩值恒等于此力偶的力偶矩，同时与力偶与矩心间的相对位置相关。 （ ）平衡是指物体相对地面运动或直线移动. （ ）力偶在其作用面内的位置可任意搬动而不影响它对物体的作用效果。 （ ）作用力和反作用力总是同时存在的，并作用于同一个物体上而使物体达到平衡。 （ ）力偶不能与一个力等效，而只能与另一个力偶等效。 （ ）约束反力的方向总是与约束所能限制的运动方向相同。 （ ）所谓刚体，就是在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。 （ ）力偶没有合力。 （ ）压力的方向总是垂直于受压面。
（ ）三个力作用下处于平衡状态，其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必通过该点。 名词解释 1. 力