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Perform-3D的案例教程(1)-前处理部分+后处理部分【转自雕工】

(2014-07-03 21:56:21)
标签:

股票

分类: Perform-3D

前处理部分
Perform-3D
推出中国市场已经有一段时间了,由于其具有强大的结构非线性分析功能,我们通过这个软件进行了两个超限工程的分析,也总结了一些经验。市场上Perform-3D的学习资料很少,因此,我制作了一个非常简单的算例来讲述整个分析的过程,由于个人技术有限,过程中往往有很多错误,请大家指正。
平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例
本文对一平面框支结构进行一系列弹塑性分析,包括在重力荷载作用下的PUSHOVER与动力弹塑性分。结构布置如图1所示。梁截面200x700,柱截面900x900,转换大梁截面1200x1800, 梁柱配筋为1.5%,剪力墙总长6000,端部区长500,端部配筋率1.0%,分布筋配筋率0.3%,首层层高5000,标准层层高3000。如下图所示
梁与柱均采用集中式纤维单元.
剪力墙采用分层单元(纤维单元+线性剪切本构)
http://img2.ph.126.net/8eWnh4HJHbjPeYTBeboT1w==/120471290132206127.jpg
1)建立结点(Nodes)
通过结点工具建立结点,可以通过多种方式建立,包括轴网,射线,平移,复制等方法可以在SAP2000ETABS建模后,通过文本进行结点的导入操作.
http://img1.ph.126.net/mrNk2TDVjryRh9xIYES35g==/3159838088653874842.jpg
2)建立支座(Suports)
操作如下图所示。
http://img1.ph.126.net/dPC_azESsa3gbj1pIElhjg==/3274398404175090496.jpg
3)建立刚性隔板(Slaving)
操作如下图所示。
http://img1.ph.126.net/wbXwIOu_VcfVBtRgxsohPg==/6597630517588109074.jpg
4)定义质量(Masses)
操作如下图所示。
http://img1.ph.126.net/OgonEDihWRYqlug_m7pOBw==/3325345374959721532.jpg
5)材料定义(Materials)
混凝土材料
http://img2.ph.126.net/avp3CDGklyWKHgAmrDv3Mg==/3792593836299392717.jpg

witto注:材料参数可以在sap2000v14里默认mander模型参数,转化成用户定义user define,然后进行线性化处理。


钢筋,钢材材料
http://img1.ph.126.net/0apNLErTm8_bIS6ilK5lrg==/3370662846210137602.jpg
剪力墙剪切本构关系
http://img1.ph.126.net/uhSILvk0jjUz-4bufzydew==/3867747655081148527.jpg
操作如上图所示进行操作。混凝土本构建议采用MANDERKENT-PARK约束混凝土本构,如下图所示。
http://img0.ph.126.net/gRUTsFjaJBOrx7SZ8kIFPA==/6598065924192496170.jpg

http://img2.ph.126.net/FI6MQ7h3re-jUefGvRk7uw==/6597295166541134906.jpg
6 截面定义(Sections)
截面定义分为以下几种截面定义:
弹性梁柱构件截面
http://img2.ph.126.net/Z5MGGFWEy-scqzDmpxyjAw==/2192408593699325582.jpg
纤维柱截面
http://img0.ph.126.net/KACH7YoqYpjEGX-i4ZWaig==/3286220353196940846.jpg

witto注:由于柱截面要双向压弯,因此纤维定义比较麻烦,每个纤维需要给出23轴坐标定位。同样,每根钢筋需要分别定位,而不能集中给出。

注意,纤维数最多60

 

纤维梁截面
http://img0.ph.126.net/IzyoUFOpN0t-5kiSCbhDlQ==/1902770842664080797.jpg

witto注:梁只有面内的弯矩,因此纤维坐标只有2轴,钢筋数据集中布置就行。

注意,纤维数最多12

 


纤维剪力墙截面
http://img2.ph.126.net/qzApx564DVJv456I1OnR3g==/3370662846210137618.jpg

Witto注:剪力墙截面同样只有一个方向的弯矩,因此只需要一个坐标定位纤维束。但是剪力墙的钢筋布置比较分散,不能完全集中布置,只能部分集中布置。即一个坐标,对应该坐标处所有的受力钢筋而不是单根单根的布置。

注意,纤维数最多16


建模小贴士
http://img0.ph.126.net/UoEsryiqExTlHAOeFblHKQ==/909164174875464498.jpg

7)构件定义(Componets)
如下图所示操作:

梁柱纤维塑性区加弹性区构件定义
http://img1.ph.126.net/jL1g9cXDC_cThBlua8-DZA==/1961036162843186911.jpg
剪力墙构件定义
http://img0.ph.126.net/OYQFXtdVcP9IjaqefVf5zA==/1692790510037931999.jpg
构件定义体现两种单元的定义方法,如下图所示
http://img1.ph.126.net/gy5fHS5cjwgBwCJyT-doNA==/6598220955332015071.jpg
8)单元定义(Elements)
按照自由度形式不同分析梁,柱,剪力墙三种不同的单元形式,其中,梁只考虑弯,柱与剪力墙考虑压弯,剪力墙只考虑一个方向的压弯是非线性的。如下图操作,注意,柱与剪力墙应考虑P-Delta效应。
http://img0.ph.126.net/ImqNMRWa9C5tdEhc0SYAog==/1963006487680160508.jpg
定义类完成后,就进行单元的建模,建模完成后,如下图所示。
http://img1.ph.126.net/8B6GI825TpOzRVRrP0CaUw==/1990591035397805743.jpg
http://img0.ph.126.net/CVPIaMavmRGcGcAny77aqw==/3404158368438702570.jpg
建模后,定义局部坐标,如图所示。
http://img2.ph.126.net/jJ4CfefL_DYcgVO36OnM5w==/6598065924192496196.jpg
9)荷载定义(Loads)
建模完成后,需要定义荷载,这里的荷载是指结构的恒活荷载,也就是重力荷载,一般采用的组合是DEAD+0.5LIVE,为输入方便起见,建议采用组合后的值输入,也就是说不需用输入两次了,而且建议输入的荷载就包括了自重,不需要PERFORM-3D自算自重。
柱墙的自重一般通过点荷载输入,楼板传给剪力墙也是采用点荷载。作了一些简化,由于节省了楼板的建模,荷载全部输入至梁中,建议简化输入均布荷载,梯形荷载非常难输入。如下图操作。点荷载可通过文本导入,梁荷载就不行了。
http://img0.ph.126.net/8WcfBQn39t8Q7GhesCgm2A==/3272146604361407772.jpg
梁荷载是先定义荷载分布与大小,再定义所用到荷载的构件,有点类似PKPM
http://img2.ph.126.net/GYnny7m-5MKN3o1sIWaQ4A==/910290074782307636.jpg
10)定义监测变形(Drift
高层中,层间位移角是一个看变形的重要的参考值。可能通过定义DRIFT来实现,如下图操作,这个DRIFT可以用到PUSHOVER的监控变形,也可以用于LIMIT STATE变形指标等等,这个量非常重要,如果没有定义,下面的分析不能进行。
http://img1.ph.126.net/FQMaDsktjZpVZzfSHiqHfw==/1963006487680160512.jpg

全部前处理的过程也就完成了,为方便记忆,我列出以下步骤的单词,如下图所示
http://img1.ph.126.net/VTejBeLWduFcsEVdYp4pbg==/6597694289262519886.jpg

 

 

 

 

 

后处理部分
平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例
Perform-3D,上述建模完成以后,进入后处理的界面,定义分析工况并进行分析,提取数据等。
1)定义重力荷载分析工况。
按下图进行操作,定义时建议采用非线性,监控位移随便取一个较小的位移角,LIMITSTATE也随意取就行,保证能计算下去就行了,重力荷载建议分10步或20步进行计算。
http://img1.ph.126.net/Dbe1HPHIpq-7IOA8FxIp4w==/3404158368438702580.jpg

2)定义PUSHOVER分析工况。
进行PUSHOVER计算时,需要定义监控位移角,取整体侧移的位移角,顶部至底部,控制位移取全部位移角,最大值达到很大时停止,如1/20,或者还可以再大一些,LIMIT建议取变形,如最大位移角,PUSHOVER可以采用三种荷载形式,1)自定义荷载,如点荷载,2)倒三角荷载,通过01去表达,3)采用模态分布比例的荷载。
操作如下图所示
http://img0.ph.126.net/xokcQSD71v2BypU5Dyy9wg==/6598167079262251689.jpg

本图为倒三角荷载,从数值看是从X方向推的。
3)弹塑性时程分析定义
进行时程分析之前,需要向PERFORM-3D导入需要用到的地震波,导入后,按如下图定义,定义时间步长,总长,迭代最大次数,LIMIT,监控位移等等。这些定义与其它弹塑性分析程序基本是一样的。
http://img1.ph.126.net/lZz4EbaQ4GsT1pj0z4RzYA==/6597741568262514796.jpg

4)分析设置
分析设置,设置结构是否考虑下降段,如果是试算阶段可以不考虑,振型数量与质量参与倍数等等需要定义,如下图所示。振型计算一般用于荷载分布计算,瑞利阻尼计算等等,还可以用来判断结构建模的合理性。
http://img2.ph.126.net/rqTAwmBwZKupwX18C5A_nA==/3859303405779830078.jpg

5)定义阻尼
如下图所示操作,结构为混凝土结构,阻尼比取0.05,本分析采用模态阻尼,瑞利阻尼可以输入小值。
http://img1.ph.126.net/5mFd7KkkN6OP55tBUz7wbA==/6597544755681145645.jpg

6)分析结果查看汇总
振型与周期
http://img1.ph.126.net/HE2ZtBA35rEMT-jgGQg7fQ==/1975109911678719214.jpg


重力荷载作用下的变形图
http://img1.ph.126.net/o-cUEut3bNSH8P5QWK4U2Q==/6597741568262514802.jpg


静力弹塑性分析的结果(PushOver)
http://img.ph.126.net/IUjSXsxNVa_x_7TRj7ZTyg==/191121509204522180.jpg


动力弹塑性分析的结果

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