靜力彈塑性分析

靜力彈塑性分析（PUSH-OVER ANALYSIS，以下簡稱POA）方法也稱為推覆法，它基於美國的FEMA-273抗震評估方法和ATC-40報告，是一種介於彈性分析和動力彈塑性分析之間的方法，其理論核心是“目標位移法”和“承載力譜法”。
1. 計算方法
(1) 建立結構的計算模型、構件的物理參數和恢復力模型等；
(2) 計算結構在豎向荷載作用下的內力；
(3) 建立側向荷載作用下的荷載分布形式，將地震力等效為倒三角或與第一振型等效的水平荷載模式。在結構各層的質心處，沿高度施加以上形式的水平荷載。確定其大小的原則是：水平力產生的內力與前一步計算的內力疊加後，恰好使一個或一批桿件開裂或屈服；
(4) 對於開裂或屈服的桿件，對其剛度進行修改後，再增加一級荷載，又使得一個或一批桿件開裂或屈服；
(5) 不斷重複步驟（3）、（4），直至結構達到某一目標位移或發生破壞，將此時的結構的變形和承載力與允許值比較，以此來判斷是否滿足“大震不倒”的要求。
2. 計算模型
POA方法中結構的彈塑性是通過定義構件力和變形的關係曲線實現。對於梁和柱，可以較為準確的模擬。但是對於剪力牆，一直沒有理想的計算模型，目前可以進行POA的商用計算軟體包括MIDAS/GEN等，是將剪力牆簡化為兩根剛體梁通過非線性彈簧（包括軸向變形、彎曲變形、剪下變形彈簧）連線的形式，如圖1所示，相對於殼單元而言比較粗糙。而SAP2000、ETABS等程式目前只能對框架結構進行POA分析，對於帶剪力牆的結構只能人為簡化為桿系模擬。
圖1 POA剪力牆計算模型
3. POA方法的優缺點
該方法的優點是：
(1) 相比目前的承載力設計方法，POA可以估計結構和構件的非線性變形，比承載力方法接近實際；
(2) 相對於彈塑性時程分析，POA方法的概念、所需參數和計算結果相對明確，構件設計和配筋是否合理能夠直觀的判斷，易被工程設計人員接受；
(3) 可以花費相對較少的時間和費用得到較穩定的分析結果，減少分析結果的偶然性，達到工程設計所需要的變形驗算精度。
該方法的缺點是：
(1)
POA方法將地震的動力效應近似等效為靜態荷載，只能給出結構在某種荷載作用下的性能，無法反映結構在某一特定地震作用下的表現，以及由於地震的瞬時變化在結構中產生的剛度退化和內力重分布等非線性動力反應；
(2) 計算中選取不同的水平荷載分布形式，計算結果存在一定的差異，為最終結果的判斷帶來了不確定性；
(3) POA方法以彈性反應譜為基礎，將結構簡化為等效單自由度體系。因此，它主要反映結構第一周期的性質，對於結構振動以第一振型為主、基本周期在2秒以內的結構，POA方法較為理想。當較高振型為主要時，如高層建築和具有局部薄弱部位的建築，POA方法並不適用；
(4) 對於工程中常見的帶剪力牆結構的分析模型尚不成熟，三維構件的彈塑性性能和破壞準則、塑性鉸的長度、剪下和軸向變形的非線性性能有待進一步研究完善。
正是由於存在以上的一些缺點，對於目前工程中遇到的許多超限結構分析，POA方法顯得力不從心，人們逐漸開始重視動力彈塑性分析方法的理論研究和工程套用。