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2010年，美国太平洋地震工程研究中心（PEER）在加利福尼亚大学圣迭戈分校（UCSD）的大型高性能户外振动台（NEES Large High-Performance Outdoor Shake Table）上进行了一个足尺RC桥墩的振动台试验，并举行了试验的盲测比赛[1-4]。图 19 1所示为试件的全景，图 19 2为试验的加载装置示意图。试件为一圆形截面的钢筋混凝土悬臂桥墩，桥墩截面直径为1220mm，桥墩基座通过后张拉螺栓锚固于振动台，防止基座的倾覆与滑动，试件顶部支撑一个大质量块（228t），大质量块用于柱惯性力及指定目标轴压力的施加，柱基座顶面到柱顶（质量块中心）的距离为7320mm，柱的剪跨比为6。柱外围设置了安全装置，用于保护试验人员及试验设备，并在装置上设置了水平导向轮，避免试件发生平面外运动。
试件选自欧洲地震工程培训与研究中心（European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering）进行的桥墩振动台试验[1]，为一1/4缩尺的圆形空心截面RC桥墩试件，试件的现场布置如图 18‑1所示，试件的尺寸及配筋如图 18‑2所示。试件顶支撑一个大的质量块（1.86m×1.86m×0.88m，7.8t），大质量块用于桥墩惯性力及指定目标轴压力的施加，试件基座通过后张拉螺栓锚固于振动台，防止基座的倾覆与滑动，试件为螺旋配箍，加密区（距离基座顶面500mm范围）箍筋间距为30mm，其余区域箍筋间距60mm。
本书前面章节主要介绍了PEROFRM-3D中常用非线性组件和单元的基本属性与应用，旨在建立正确的结构弹塑性分析模型。本章则侧重于介绍结构整体弹塑性分析模型的建立、结构整体动力弹塑性时程分析的步骤及运用PERFORM-3D[1,2]进行结构抗震性能评估的流程。
Pushover 分析方法又称为静力弹塑性分析方法或静力非线性分析方法，是一种以结构顶部的侧向位移作为整体抗震性能判据的结构抗震性能评估方法，它将非线性静力分析与反应谱理论紧密结合起来，用静力分析的方法预测结构在地震作用下的动力反应和抗震性能，在基于性能的抗震设计中得到了较为广泛的研究与应用。我国的《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）第3.11.4条明确指出[1]，高度不超过150m的高层建筑可采用静力弹塑性分析方法进行结构的抗震性能评估。通过Pushover分析进行结构抗震性能评估的基本步骤如下[2]：（1）建立结构的Pushover曲线；（2）确定用于评估的地震动水准；（3）选择用于评估的性能水准及其容许准则；（4）采用特定的方法求取结构性能点并进行结构性能评估。常用的Pushover分析方法主要包括ATC-40[3]采用的“能力谱法”、FEMA 356[4]推荐的“目标位移法”、FEMA 440[5]提出的“等效线性化”和“位移修正”两种方法等。其中能力谱法是最早提出的Pushover分析方法，本章主要介绍能力谱法的基本原理及其在PERFORM-3D[6,7]中的应用。
屈曲约束支撑（Buckling Restrained Brace，BRB）通过外包约束构造对钢支撑芯材的横向变形进行约束，避免了钢支撑芯材受压屈曲，使得支撑构件在轴向受拉与受压时均能达到材料屈服而不发生屈曲，充分发挥了钢支撑芯材的材料性能，相比于普通钢支撑，是一种耗能更好的支撑构件。本章首先对屈曲约束支撑的基本概念和力学性能做简要介绍，在此基础上介绍PERFORM-3D[1,2]的BRB组件及单元，最后采用PERFORM-3D对一屈曲约束支撑框架结构（Buckling Restrained Brace Frame，BRBF）的低周往复荷载试验进行模拟，详细讲解PERFORM-3D中BRB单元的基本建模过程及参数定义方法。
之前做钢筋混凝土构件试验的时候，想测量钢筋的抗拉强度对应的应变，给后续数值模拟时钢筋参数的选取提供参考。这个博文介绍一下这个参数的一个测量方法，也是当时我试验过程使用的方法。 🙂 🙂 废话少说，让我们马上进入主题吧 🙂 🙂 。由以上公式可知，只要在进行钢筋拉伸试验之前，对钢筋进行标记，然后测量标记前后的长度变化，就可以计算出最大力下钢筋的总延伸率 Agt 和 塑性延伸率 Ag，这两个值可以作为钢筋到到极限强度时的应变和塑性应变的估计，据此，结合钢筋的屈服强度和屈服应变，还可以大致计算出二折线钢筋本构的屈服后强化系数。
在传统的结构分析中，填充墙通常作为非结构构件考虑，在分析过程中，将其以外荷载的形式施加到结构上，并对整体结构的周期进行折减以考虑填充墙对结构刚度的贡献，未直接考虑填充墙对结构非线性行为的影响。相关研究表明[1,2]，填充墙对结构的抗震性能有着重要的影响，在结构弹塑性分析中，应合理考虑填充墙的影响。本章首先对砌体填充墙的抗震性能及填充墙的数值模型进行介绍，并着重介绍了基于等效斜压杆的填充墙宏观模型的参数计算方法，最后采用PERFORM-3D[3,4]对一单跨框架填充墙结构的低周往复加载试验进行模拟，讲解PERORM-3D中采用等效斜压杆填充墙模型进行框架填充墙模拟的基本步骤与参数设置方法。In traditional structural analysis, infilled wall is usually considered as non-structural element, and its effect to structure performance was only considered by applying equivalent external load to the main structure and reducing the structure period, the contribution of infilled wall to the structural nonlinear behaviour was not considered directly. Relevant studies have shown that infilled wall has significant influence on both linear and nonlinear structural performance. Therefore, infilled wall should be reasonably considered in structural elasto-plastic analysis. In this chapter, the seismic performance and numerical model of masonry infilled wall was firstly introduced, and the parameters calculation method of the macroscopic infilled wall model based on equivalent diagonal strut theory was explained in detail. After that, a PERFORM-3D simulation of low-cyclic reversed load test of a single span infilled frame structure was conducted by step by step, to explain the fundamental modelling process and parameter definition method of the equivalent diagonal strut infilled wall model.
梁柱纤维截面模型的具体思路是将单元内部积分点处的截面离散为若干纤维，并假定截面满足平截面假定，由截面的曲率和中性轴的位置获得纤维应变，由纤维应变结合所采用的材料滞回本构关系获得纤维的应力，将纤维的应力沿截面积分可以获得截面的轴力和弯矩。纤维截面模型通过材料积分获得截面的内力-变形关系，与塑性铰模型直接给出截面内力-变形关系相比，在描述截面压弯耦合非线性行为方面有着更大的优势。本章将对PERFORM-3D[1,2]中的梁、柱纤维截面模型进行介绍。
集中塑性铰模型是梁、柱等杆系构件模拟中常用的一种模型。PERFORM-3D[1,2]中，塑性铰是一个截面组件（Component），通过将其与其他组件进行组装得到框架复合组件，用于模拟模拟梁、柱构件的非线性行为。PERFORM-3D包含两类塑性铰组件：弯矩型塑性铰（M铰）和弯矩-轴力相关型塑性铰（P-M-M铰），前者一般用来模拟截面轴力可以忽略的情况，比如梁端非线性行为，后者用来模拟截面轴力-弯矩相互作用的情况，比如柱端非线性行为。根据变形指标的不同，上述每种塑性铰又可以进一步分为转角型塑性铰（Rotation Type）和曲率型塑性铰（Curvature Type），前者用转角作为塑性铰变形的度量，后者用曲率作为塑性铰变形的度量。
材料非线性问题是建筑结构非线性分析中经常涉及到的问题，计算中采用的材料本构模型是否合理，直接影响弹塑性分析结果的精度，进而影响建筑结构的抗震性能评估结果。本章首先对几种典型的钢筋与混凝土材料的单轴本构进行介绍，在此基础上对PERFORM-3D [1,2]中单轴本构的处理进行介绍，并结合PERFORM-3D的规则给出常用钢筋与混凝土材料的单轴本构定义方法。Material nonlinearity problems are very common in nonlinear structural analysis. Whether the nonlinear material model used in numerical calculation is reasonable directly influence the reliability of elastoplastic analysis results, which will further affect the seismic performance evaluation of structures. In this chapter, several typical uniaxial constitutive models of steel and concrete was first introduced. On this basis, uniaxial steel and concrete constitutive models in PERFORM-3D were explained in detail. The contents cover detailed explanation of the ‘YULRX’ backbone and the Hysteresis loops in PERFORM-3D. After that, uniaxial constitutive model properties for several commonly used steel and concrete materials were defined based on the rules of PERFORM-3D.
[书]PERFORM-3D原理与实例 – 第二章 – 入门实例:平面钢框架弹性分析.[Book] PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 2- Quick Start Example : Elastic Analysis of Plane Steel Frame.上一章对PERFORM-3D软件的设计思路和界面做了简要介绍，本章将通过一个平面钢框架的弹性分析算例，详细介绍PERFORM-3D中常规结构的建模、分析及结果查看的基本操作流程，以便初学者快速入门。The design philosophy and interface of PERFORM-3D were introduced briefly in last chapter. In this chapter we will introduce the details of basic operation of normal structure modelling and analysis results check in PERFORM-3D, through an example of planar steel frames elastic analysis, so that beginners can quickly start.
[书]PERFORM-3D 原理与实例-第一章 : PERFORM-3D软件介绍；[Book] PERFORM-3D Theory and Tutorials Chapter 1 : Introduction of PERFORM-3D
《PERFORM-3D原理与实例 》— 目录;PERFORM-3D Theory and Toturials — Table of Contents
《PERFORM-3D原理与实例 》— 目录;PERFORM-3D Theory and Tutorials — Table of Contents
[书][PERFORM-3D原理与实例 – 工程师评语][Book][PERFORM-3D Theory and Tutorials – Reviews by Engineers ]
[书][PERFORM-3D原理与实例 – 前言][Book][PERFORM-3D Theory and Tutorials – Foreword ]随着我国经济与技术的快速发展，近年来国内各地陆续出现各种高层、超高层及复杂结构体系，很多建筑超出了现有规范的适用范围，对于这类超限工程结构，采用传统的抗震设计方法已无法确保其安全性，目前工程中主要的做法是采用基于性能的抗震设计方法进行结构设计。基于性能的抗震设计方法与传统抗震设计方法的一个重要的不同之处在于必须通过非线性分析获得结构在罕遇地震作用下的力与变形需求，并依此进行抗震性能评估。为此，工程师必须系统、熟练地掌握一套可靠高效的结构非线性分析软件并能够对软件的非线性分析结果做出合理解读，这样才有可能完成复杂结构的非线性分析与抗震性能评估工作。PERFORM-3D（Nonlinear Analysis and Peformance Assessment for 3D Structures）由美国加州大学伯克利分校的鲍威尔教授（Prof. Granham H. Powell）教授开发，由美国著名的结构分析软件公司CSI（Computers & Structures Inc.）负责发行和维护，是一款致力于三维结构非线性分析和抗震性能评估的软件。PERFORM-3D拥有丰富的单元模型、高效的非线性分析算法及完善的结构性能评估系统，是一款同时适用于科研和工程的结构非线性分析软件，目前已广泛应用于我国结构抗震研究领域及实际工程实践中，是工程界和科研界认可度与接受度均较高的结构非线性分析及抗震性能评估软件。由于PERFORM-3D为英文软件，软件自带的英文帮助文档又涉及较多的力学知识与结构概念，导致初学者很难在短时间里掌握软件的使用方法及理解软件的精髓。目前市面上关于PERFORM-3D的书籍较少，且各有侧重，对于PERFORM-3D软件的学习仍显匮乏。为此，作者决心将自己学习弹塑性分析与PERFORM-3D的心得整理成书，以书会友，希望能帮助到有需要的朋友。众所周知，要想掌握一款结构分析软件，必须对软件的设计思路及涉及的理论知识有较好的把握，而理论知识是十分枯燥的，兴趣是学习理论知识的最好老师，而培养兴趣的最好方法是将理论和实践相结合。为此，本书将PERFORM-3D涉及的常用材料模型、单元模型及分析方法分成多个相互独立的章节进行讲解，每一个章节主要涉及一个独立的主题，如某种材料、单元或者分析方法，并针对该章内容设计一个本章特有的算例进行Step by Step地讲解，且在讲解算例前先对该章用到的理论知识及结构概念进行梳理，将软件的基本原理、基本操作、参数定义方法及使用技巧通过算例讲解有机地结合起来，使读者能够快速把握相关主题的关键点，并通过实例做到举一反三。
小白学设计——闲谈结构层间位移角！！！根据规范给出层间位移角的定义：楼层层间最大位移与层高之比。设层间位移为Δ，层高为h，则层间位移角为Δ/h。
基于构件变形的框支剪力墙结构抗震性能评估(Seismic performance evaluation of frame-supported shear wall structures based on component deformation)提出一套框支剪力墙结构抗震的安全性评估原则，用于评估按照中国现行规范设计的一系列框支剪力墙结构模型．通过罕遇地震作用下弹塑性时程分析，获取结构及构件的变形和内力，采用基于变形指标的性能评估方法来评估结构各构件在大震下的破坏情况，分析结构的整体安全性及各构件的性能分布情况．结果表明：框支剪力墙结构的薄弱层位于转换层以上一层，而薄弱层的框支剪力墙容易发生剪切破坏；用现行规范大震下薄弱层层间弹塑性位移角无法准确评估框支剪力墙结构的性能．
一个PERFORM-3D整体信息处理程序。 A program for drift and structural section data processing. 程序图标 ( Program Icon ) 程序作者 ( Author) JiDong Cui (崔济东) 1 1.华南理工大学 土木与交通学院； 程序介绍 ( Program Introduction) PERFORM-3D 位移角和结构截面数据处理软件。Drift and structural section data …
在ABAQUS的混凝土塑性损伤本构中,塑性损伤参数是影响钢筋混凝土构件行为的重要参数,其取值不仅影响卸载或反向加载的刚度,且直接对构件应变成分有很大影响.对国内外多组混凝土单轴往复压、拉试验数据进行统计分析及数据拟合,提出了一种新的塑性损伤参数的取值方法.与其他方法的比较及数值试验均表明,该方法能较准确地反映真实的混凝土退化特性,并且相对于其他损伤参数取值方法形式更为简洁,便于使用.
[01] 著:《PERFORM-3D原理与实例》
[02] 著:《有限单元法-编程与软件应用》
[03] 著:《结构地震反应分析-编程与软件应用》
[04] 著:《有限单元法 Python编程》
[05] 著:《结构地震动力响应Python编程》
[06] 著:《Grasshopper建筑结构参数化建模应用实例》
[07] 土木工程试验数据处理软件汇总
[08] 自编程序 [Software Box]
