[书][PERFORM-3D原理与实例 – 前言]

[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。

[论文][Paper] 基于构件变形的框支剪力墙结构抗震性能评估

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.

[程序] P3D_Global: PERFORM-3D Global Response Processor [PERFORM-3D结构响应处理]

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 …

[论文][Paper]基于试验的ABAQUS混凝土塑性损伤参数取值方法(Determination of Damage Parameter of ABAQUS CDP Model Based on Test 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.

[论文][Paper]Deformation Limits of L-Section RC Shear Walls (L形RC剪力墙的变形指标)

In order to establish the relation between damage state and member deformation of the L-section RC shear wall, 216 FE models designed to meet the requirements of the Chinese codes were set up. The analysis fully considers the variation of parameters including axial load ratio and shear span ratio etc. According to the results, criteria of classifying failure modes of L-section RC shear walls are proposed. Failure modes are determined by shear-span ratio, moment-shear ratio and end columns’ reinforcement ratio. Deformation limits corresponding to respective performance levels are put forward. Fitted formulas of calculating the limits are also presented. It is shown that the categorization criteria are reliably accurate in predicting failure modes. Deformation limits of a given L-section RC shear wall could be determined via axial load ratio and moment-shear ratio. The fitted formulas possess a satisfactory correlation with numerical results.

[论文][Paper]强震作用下基于构件性能的钢筋混凝土框架结构抗倒塌能力评估

以钢筋混凝土构件的变形性能指标限值为基础,建立基于构件性能的钢筋混凝土结构抗倒塌极限状态判别准则,并提出了”抗倒塌能力系数”的概念,用以定量评估结构的抗地震倒塌能力。在此基础上,按现行相关规范设计了27个典型钢筋混凝土框架结构,并采用文中建议的方法对结构在地震作用下的抗倒塌能力进行评估。结果表明:高度相同的框架结构,抗震等级越高,抗倒塌能力越强;抗震等级相同的框架结构,高度越大,抗倒塌能力越小;3层和6层框架结构的抗倒塌能力系数值大于1,具有足够的抗倒塌能力;抗震等级为二级的9层框架结构抗倒塌能力系数在0.5~0.8之间,应提高结构的抗倒塌能力;柱的轴压比和配筋率对框架结构的抗倒塌能力有较大的影响;框架结构层间位移角最大的楼层不一定是构件破坏最严重的楼层,仅用层间位移角评估结构的抗震性能尚有不足。

[论文][Paper]不同抗震等级RC梁抗震性能试验研究

通过9根钢筋混凝土梁的低周往复试验,对比研究不同抗震等级RC梁的破坏形态、延性、滞回性能、耗能能力及刚度退化等。结果表明:剪跨比为2.0的试件发生弯曲滑移破坏,剪跨比为3.0的试件和剪跨比为4.2的试件发生弯曲破坏;剪跨比为2.0的试件抗震等级分别为二级和四级,表明满足规范抗震等级要求的RC梁试件无法避免发生弯曲滑移破坏;同组试件中,抗震等级越高(配箍率越大),试件的极限位移角越大。除去发生弯曲滑移破坏的试件,试件的极限位移角随抗震等级的提高呈线性增长趋势;抗震等级相同时,弯曲滑移破坏的试件刚度退化比弯曲和弯剪破坏试件严重;弯曲滑移破坏与弯曲破坏的RC梁试件其耗能分别集中在塑性阶段的前期和中后期。

[论文][Paper]基于变形的框架-剪力墙结构抗震安全性评估

将结构整体变形和构件变形作为双重控制指标,提出了罕遇地震作用下结构的安全性评估方法,对按GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设计的典型框架-剪力墙结构在罕遇地震作用下的安全性进行评估。结果表明:以层间位移角作为大震性能评估的唯一标准存在不足,结构的最大层间位移角与结构构件损伤没有直接关系,统计得出框架-剪力墙结构首层层间位移角限值为1/200;引入长周期反应谱影响系数以考虑地震波反应谱形状的影响,并给出建议影响系数取值为0.9~1.05;Ⅱ类~Ⅳ类场地土中7度及7.5度抗震设防的模型均满足安全性要求,8度设防出现个别模型不满足安全性要求。

[论文][Paper]基于构件变形的钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能研究

以钢筋混凝土构件的变形性能指标限值为基础,提出基于构件性能的钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能判定准则和评估方法,并给出结构“抗大震能力储备系数”的概念,用以定量评估结构抵抗特大地震的能力储备。在此基础上,按现行规范设计了27个剪力墙结构模型$采用有限元分析软件PERFORM-3D进行弹塑性动力时程分析和IDA分析,并采用文中提出的结构性能判定准则和方法对结构进行性能评估。结果表明,剪力墙结构层间位移角大小与构件损伤程度不相符合,仅用层间位移角评估结构的抗震性能尚有不足;在7度0.1g、7度0.15g、8度0.2g抗震设防烈度下,场地特征周期为0.35s和0.45s的结构能够满足规定的性能要求,场地特征周期为0.65s的结构大多不能满足性能要求;按0.35s和0.45s场地特征周期设计的结构抗大震能力储备系数大多在1.2~1.4,具有一定的抵抗特大地震的能力储备。

OpenSees Concrete06 Material Test

Concrete06是基于Thorenfeldt曲线建立的考虑混凝土抗拉强度、非线性受拉硬化及受压性能的单轴本构。 材料参数(Material Parameters) (Figure from : http://opensees.berkeley.edu/wiki/index.php/File:Concrete06C.png ) fc:混凝土28天抗压强度(concrete compressive strength at 28 days ); e0:混凝土峰值强度对应的应变,即fc对应的应变(concrete strain at maximum strength); n:受压应力—应变曲线的形状系数(compression shape factor); k:峰值压应力后的应力—应变曲线的形状系数(post-peak compression shape factor); alphal:定义受压残余塑性应变的参数(α1 parameter for compression …

OpenSees ConcreteD Material Test

ConcreteD是同济大学李杰老师团队根据中国规范编制的混凝土单轴损伤本构。(ConcreteD is a concrete material based on the Chinese design code.) 以下测试一下材料的滞回性能。 材料参数(Material Parameters) fc:混凝土抗压强度(concrete compression strength); epsc:与混凝土抗压强度对应的应变(concrete strain at corresponding to compressive strength); ft:混凝土抗拉强度(concrete tensile strength); epst:与混凝土抗压强度对应的应变(concrete strain at corresponding …

OpenSees Concrete04 Material Test

Concrete04受压部分的包络线采用Popovics (1973) 提出的单调荷载下的应力—应变关系,并根据Karsan-Jirsa加卸载准则确定其加卸载刚度(线性);受拉部分的包络线由线性上升段和指数下降段组成,其加卸载与再加载刚度取其与原点的割线刚度。(Concrete is a uniaxial Popovics concrete material object with degraded linear unloading/reloading stiffness according to the work of Karsan-Jirsa and tensile strength with exponential decay.) 材料参数(Material Parameters) fc:混凝土28天抗压强度(concrete compressive …

OpenSees Concrete02 Material Test

Concrete02与Concrete01相比,考虑了混凝土的受拉力学性能(线性)。在受压方面,与Concrete01相同的是,考虑了混凝土随着残余应变的增大,加、卸载的刚度发生退化;不同的是,Concrete02在同一卸载过程,卸载的刚度也在发生退化。 材料参数(Material Parameters) (PS. photo from http://opensees.berkeley.edu/wiki/index.php/File:Concrete02.jpg.) fpc:混凝土28天抗压强度(concrete compressive strength at 28 days ); epsc0:混凝土峰值强度对应的应变,即fpc对应的应变(concrete strain at maximum strength); fpcu:混凝土残余强度(concrete crushing strength); epscu:混凝土残余强度对应的应变(concrete strain at crushing strength); lambda:epscu处的卸载斜率与初始斜率的比值,初始斜率为2*fpc/epsc0(ratio between unloading …

OpenSees RambergOsgoodSteel Material Test

关于 RambergOsgoodSteel Material 材料的信息参考 RambergOsgoodSteel Material。这里也顺便测试一下。 材料参数(Material Parameters) Fy:屈服强度(yield strength); E0:初始弹性模量(initial elastic tangent); a:屈服时残余应变,通常取0.002("yield offset" and commonly used value for a is 0.002); n:控制从弹性段向塑性段过度的参数,同时,当增大n时材料的强化速率会降低,通常取大于等于5(parameter to control the transition from elastic to plastic …

OpenSees Steel01 Material Test

学习一下OpenSees的钢筋材料 — Steel01,测试一下材料的性能。 Steel01是OpenSees中最简单的单轴钢筋材料,骨架曲线为二折线,滞回法则默认为随动强化(即可以考虑 包辛格效应 ),同时可以分别考虑拉压方向的各向同性强化。(Steel01 is a uniaxial bilinear steel material object in OpenSees. It is with kinematic hardening and optional isotropic hardening described by a non-linear evolution equation. ) 模型参数(Material …

[加固改造] CAD2XTRACT 插件复杂嵌套截面建模实例(外包钢板加固改造案例) [CAD2XTRACT plugin complex nested section modeling example (outsourcing steel plate reinforcement and renovation case)]

CADtoXTRACT 插件复杂嵌套截面建模实例。许多第一次使用插件的用户不太知道如何入手建模,其中使用者提问得比较多的是对于复杂嵌套截面的建模问题。为此,这里以一个外包钢板加固型钢混凝土柱嵌套截面的XTRACT建模为例,对此类问题进行说明。对于其他嵌套截面的建模,用户可以参考照这个例子举一反三。

XTRACT PMM 3D屈服面的绘制(Origin版)

有网友问如何利用XTRACT的分析结果制作PMM 3D屈服面,问能否做个小教程。 这里结合XTRACT、本站开发的CAD to XTRACT插件还有Origin软件做个简单的案例。希望对有这方面需要的人有用。 主要步骤(Main Steps) (1)在CAD绘制好需要分析的截面 (2)利用CAD to XTRACT插件在CAD图形转换为XTRACT模型 (3)导入XTRACT模型,沿不同加载方向创建多个PM分析工况,并进行分析 (4)保存多个PM分析工况Mxx,Myy,N的分析结果,变为一列 (5)将数据导入Origion,利用Origion制作 3D PMM屈服面 例子(Examples) (1)在CAD绘制截面 如图 一个500X800的矩形截面,绘制好钢筋。 (2)利用CAD to XTRACT插件将CAD图形转换为XTRACT模型,导出 (3)导入XTRACT模型,沿不同加载方向创建多个PM分析工况,并进行分析 导入模型 分别按加载角度0,30,60,90,120,150度定义PM分析工况 PM0,PM30,PM60,PM90,PM120,PM150, 且工况选择 Full Diagram,这样就不需要绕360度定义工况。 …

[程序] CAD2XTRACT: Convert any AutoCAD section to XTRACT [将任意的AutoCAD截面转换为XTRACT]

实干、实践、积累、思考、创新。 程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) XTRACT是一个功能十分强大的截面分析软件,在做结构设计和分析时经常用到。然而XTRACT自带的截面建模功能比较弱,尤其是在创建任意形状截面的时候。为了提高效率,我编制了CAD to XTRACT插件,其利用了AutoCAD强大的绘图功能,在工程师熟悉的AutoCAD上绘制好截面,然后转换成XTRACT模型。下面介绍一下插件。支持任意截面形状的转换。 XTRACT is a powerful sectional analysis program, it is frequently-used in structural design and analysis. However, the build-in tools …

[程序] FiberSTRCColumn: PERFORM-3D Steel Tube-reinforced Concrete Column Fiber Section Meshing Tool [PERFORM-3D叠合柱纤维截面工具]

感谢 网友“ 沈阳-ALEC” 的建议,增加一个PERFORM-3D 叠合柱 ( Steel Tube-Reinforced Concrete Column ) 的纤维剖分工具。 同样是简单小的工具,主要是方便研究,学习软件,做软件测试用的。对于初学PERFORM-3D的同学可以看看。  A small program to share with you. 程序图标 ( Program Icon )             程序介绍 ( Program Introduction) 针对PERFORM-3D软件的叠合柱截面剖分小工具。程序通过导入文本参数(.csv),直接生成纤维截面的参数,并导出PERFORM-3D需要的二进制文件(.PF3CMP)。然后通过PERFORM-3D导入.PF3CMP文件完成繁琐的纤维截面输入工作,节省你的时间。 …

[编程][程序] SPD: A Search Program for PEER Column DataBase [PEER柱子数据库检索程序]

一个简单的小工具,用于搜索PEER的柱子数据库,方便研究使用。 程序图标 ( Program Icon ) 开发者 ( Program Developer ) 崔济东1 (JiDong Cui),沈雪龙2 (XueLong Shen) (1 .华南理工大学 土木与交通学院,2 .华南理工大学 建筑设计研究院 ) 程序介绍 ( Program Introduction ) PEER的结构性能数据(Structural Performance Database – SPD)(http://nisee.berkeley.edu/spd/index.html)是一个非常著名的柱子数据库,许多相关研究都引用了这个数据库的数据。官网提供了根据参数搜索柱子数据的功能,当然是网页版,由于之前做研究用到,于是和小伙伴(沈雪龙)整了个小软件,可以在电脑上独立运行,快速搜索数据,方便做研究的同学。 程序界面 ( Program …