崔济东的博客 – JiDong Cui's Blog

为对比小震情况下混凝土抗拉刚度对结构分析的影响，测试三种本构对结构分析的影响：（1）不考虑受拉本构；（2）真实考虑受拉的影响；（3）受拉本构按弹性考虑。以下测试中，所有模型使用的单元类型均一致，均采用纤维梁柱模型，变化的只是受拉部分的本构。

• 测试模型一（Example 1）

在后处理中查看结构的响应可以发现，所有情况钢筋的应变均不大于钢筋的屈服应变且远小于混凝土的峰值应变，表明结构基本处于弹性。通过三种不同受拉本构的分析模型结果看出，不考虑受拉和真实考虑受拉，分析的顶点位移和基底剪力结果均十分吻合，但这两种分析结果均和受拉本构按弹性考虑时的分析结果相差很大。

• 测试模型二（Example 2）

这个模型的分析结果与第一个一样，在后处理中查看结构的响应可以发现，所有情况钢筋的应变均不大于钢筋的屈服应变且远小于混凝土的峰值应变，表明结构基本处于弹性。通过三种不同受拉本构的分析模型结果看出，不考虑受拉和真实考虑受拉，分析的顶点位移和基底剪力结果均十分吻合，但这两种分析结果均和受拉本构按弹性考虑时的分析结果相差很大。

• 小结（Conclusion）

通过这两个小例子可以定性说明：

（1）一般情况，忽略混凝土的受拉本构，对结构的整体响应分析结果影响不大（虽然这个测试的是小震）。

（2）即便结构基本处于弹性（应变小于钢筋和混凝土的屈曲应变），混凝土的受拉区按弹性考虑时的结构整体响应分析结果可能和真实考虑混凝土受拉时的分析结果相差很大。因此反过来也可以说，平时在一般结构分析软件中，采用弹性单元进行小震动力弹性时程分析获得的结构整体响应可能和真实响应相差很大。

• 致谢（Acknowledgements）

感谢师弟 杨光 和 吴梓楠 提供的模型。

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上一篇博文《 ETABS 2015人工波功能初步测试(一)  》初步测试了ETABS 2015中人工波功能，可以发现，ETABS2015在函数( function )模块增加的与指定反应谱匹配（Matched to Response Spectrum）的函数定义方法能生成与指定目标反应谱匹配的人工波。本节继续对生成的人工波特性做一下测试。

• 峰值加速度（Peak Acceleration）

提取博文《 ETABS 2015人工波功能初步测试(一)  》中按频域匹配（Spectral Matching in Frequency Domain）和 时域匹配（Spectral Matching in Time Domain）生成的两条人工波，分别如 图1 和 图2 所示。其中匹配的目标反应谱为按抗规 7度0.1g罕遇地震的反应谱。

图 1 Matching in Frequency Domain [频域匹配法]

图 2 Matching in Time Domain [时域匹配法]

从上面两图可以看出，图1 加速度时程的峰值约为0.2g 和 图2 加速度时程的峰值约为0.25g，与我国规范7度0.1g的罕遇地震的峰值加速度要求0.225g（0.45*0.5 =0.225g ）存在一定的差别。 ETABS生成的人工波只是和反应谱匹配，峰值加速度不一定满足我国规范的峰值加速度要求，毕竟在参数输入的时候也没有这个选项      。（因为一般外国规范在选波的时候，对峰值加速度没有明确限制，一般仅仅控制选取地震波的反应谱与规范反应谱的吻合度。）

• 基线偏移特性（Baseline shift property）

对上述两组加速度时程沿时间轴进行积分，可获得相应的 速度时程 和 位移时程，我们可以看看ETABS生成的人工波的基线漂移情况。

加速度的积分可以选用 www.jdcui.com 提供的反应谱分析工具 SPECTR 进行，SPECTR可以在这里免费下载：http://www.jdcui.com/?p=1875，当然也可以使用也可以使用SeismoSignal进行。

（1）以下是 SPECTR 的积分结果

图 3 Matching in Frequency Domain [频域匹配法]

图 4 Matching in Time Domain [时域匹配法]

（2）以下是SeismoSignal的积分结果

图 5 Matching in Frequency Domain [频域匹配法]

图 6 Matching in Time Domain [时域匹配法]

从以上的分析可看出，不管是SPECTR的分析结果还是SeismoSignal的分析结果均显示，ETBAS生成的人工波存在基线漂移现象，严格来说是不合理的。因此，在ETABS中生成的人工波，需要借助其他工具进行基线校正，在进行地震时程分析的时候需要注意！！

( PS.  地震波的基线是否校正对时程分析结果有什么影响呢？？？ ，这部分内容将在接下来的博文中进行讨论。大家可以关注一下 www.jdcui.com和微信公众号 )

• 小结（Conclusions）

（1）ETABS的人工波生成无法指定峰值加速度

（2）ETABS生成的人工波存在基线漂移

• 注释 ( Comments )

  ( 如果你发现有什么地方说得不对的，欢迎请批评指正。邮箱：jidong_cui@163.com . 如果你喜欢这篇博文，请在上面给我 点个赞 吧！     :-)

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最近装了个ETABS 2015，新版的ETABS已经变得十分强大了（PS.其实也不新了，目前最新是2017，鉴于我电脑一直装的是 ETABS V9，哈哈  ）。

试试ETABS 2015的人工波功能，ETABS2015增加了根据参考地震波（Reference Acceleration Time History） 生成与指定反应谱匹配（Matched to Response Spectrum）的时程波的功能呢。以下测试一个简单例子。

• 首先在Functions菜单中定义目标反应谱

• 接着在 Time History 菜单中选择函数类型为 Matched to Response Spectrum，弹出时程匹配参数定义框。

• ETABS一共提供了两种与反应谱匹配的方法

频域匹配（Spectral Matching in Frequency Domain）和 时域匹配（Spectral Matching in Time Domain）,分别按这两种方法，取用默认参数，获得与反应谱匹配的地震波效果如下图所示。

Frequency [频域匹配法]

Time [时域匹配法]

总体上，频域匹配（Spectral Matching in Frequency Domain）和 时域匹配（Spectral Matching in Time Domain）两种方法均能够获得与指定反应谱比较匹配的时程波。频域匹配（Spectral Matching in Frequency Domain）方法效率较高，但获得的地震波的反应谱与目标反应谱在短周期吻合效果不是特别好，时域匹配（Spectral Matching in Time Domain）计算量稍微大，获得的地震波的反应谱与目标反应谱在全周期范围内吻合效果均比较好。

• 小结

ETABS的人工波功能还是很方便的，如果手头上没有专门的生成人工波的工具，可以利用ETABS作为替代 ，后续有时间再研究一下具体的算法吧。    

• 注释 ( Comments )

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[书] PERFORM-3D原理与实例 – 第17章 – 结构整体动力弹塑性分析与抗震性能评估

[Book] PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 17 – Dynamic elasto-plastic analysis and seismic performance evaluation of the whole structure

• 章节内容简介 [ Chapter Content Abstract ]

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。

图 17‑1 算例首层平面布置图（单位：mm）

算例结构的首层平面布置如图 17‑1所示，其余楼层结构布置详模型。算例结构为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，共17层，其中首层高度4m，其余楼层高度3.5m，结构总高度为60m。

框架柱、剪力墙首层～8层混凝土强度等级为C40，9层～12层混凝土强度等级为C35，13～17层混凝土强度等级为C30；框架梁首层～8层混凝土强度等级为C35，9层～17层混凝土强度等级为C30。钢筋均为HRB400。

结构所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.35s。剪力墙抗震等级为二级，框架抗震等级为三级。

结构建模时将次梁折算成恒荷载，楼面附加均布恒荷载为3.5kN/m²，楼面均布活荷载为3.0 kN/m²，框架梁上线荷载为7kN/m。修正后基本风压0.35kN/m²，地面粗糙度类别为B类，风载体型系数取1.3。

• 示例页面 [ Sample Pages ]

PS. 如有错误，请批评指正。如果你喜欢，请在上面 点个赞 吧！！详细内容请阅读书本！！    

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• 购书链接 [ Links to Buy the Book ]

[1] 中国建筑出版在线（http://book.cabplink.com）

http://book.cabplink.com/bookdetail.jsp?id=64317&nodeid=1439

[2] 京东（www.jd.com）

https://item.jd.com/12084377.html (自营)

https://item.jd.com/12860783272.html

https://item.jd.com/12860780755.html

[3] 当当网（http://www.dangdang.com/）

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• 相关链接[ Acknowledgements ]

[01] 书《PERFORM-3D原理与实例》 汇总页面 (PERFORM-3D Theory and Tutorials Book Page ) （书本主页）

[02] [Book][PERFORM-3D Theory and Tutorials — Table of Contents] [目录英文版]

[03] [Book][PERFORM-3D Theory and Tutorials – Foreword ] [前言英文版]

[04] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 1 章 – PERFORM-3D软件介绍 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 1 :  Introduction of PERFORM-3D )

[05] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 2 章 – 入门实例:平面钢框架弹性分析 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 2 : Quick Start Example : Elastic Analysis of Plane Steel Frame)

[06] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 3 章 – 钢筋与混凝土材料的单轴本构关系 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 3 : Uniaxial Constitutive Model of Steel and Concrete Material )

[07] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 4 章 – 塑性铰模型 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 4: Plastic Hinge Model )

[08] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 5 章 – 纤维截面模型 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 5: Fiber Section Model )

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[11] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 8 章 – 粘滞阻尼器 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 8: Viscous Damper )

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[13] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 10 章 – 摩擦摆隔震支座 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 10: Seismic Isolator Friction Pendulum )

[14] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 11 章 – 橡胶隔震支座 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 11: Rubber Isolation Bearings )

[15] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 12 章 – 缝-钩单元 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 12: Gap-Hook Element )

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[17] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 14 章 – 往复位移加载的两种方法 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 14: Two Cyclic Displacement Loading Method in PERFORM-3D )

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[19] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 16章 – Pushover分析原理与实例 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 16: Pushover Analysis Theory and Tutorial)

[20] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 17章 – 结构整体动力弹塑性分析与抗震性能评估 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 17: Dynamic elasto-plastic analysis and seismic performance evaluation of the whole structure)

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分享一个小程序。  A small program to share with you.

• 程序图标 ( Program Icon )

• 程序介绍 ( Program Introduction)

基于FEMA 440等效线性化法 Pushover分析方法 的性能点求解程序。( A program for the Solution of Pushover Performance Point based on FEMA 440 Equivalent Linearization Method. )

• FEMA 440等效线性化方法介绍 ( Introduction of FEMA 440 Equivalent Linearization Method )

FEMA 440等效线性化方法是众多Pushover分析方法中的一种，是ATC-40能力谱法（Capacity-Spectrum Method ）的一种改进，其基本原理如下图所示。( Equivalent linearization procedure of FEMA 440  is a modification to the Capacity-Spectrum Method (CSM) of ATC-40. )

When equivalent linearization is used as a part of a nonlinear static procedure that models the nonlinear response of a building with a SDOF oscillator, the objective is to estimate the maximum displacement response of the nonlinear system with an “equivalent” linear system using an effective period, T_eff, and effective damping, β_eff (see Figure above). The global force-deformation relationship shown in the above figure for a SDOF oscillator in acceleration-displacement response spectrum (ADRS) format is termed a capacity curve. The capacity curve shown in the above figure is developed using the conventional procedures of FEMA 356 or ATC-40. The effective linear parameters are functions of the characteristics of the capacity curve, the corresponding initial period and damping, and the ductility demand, µ. 

——— from FEMA 440

• 程序界面 ( Program Interface )

• 实例 ( Example )

(1) Import Push Over Data

(2) Generate Capacity Curve

(3) Set Demand Curve

(4) Solution of Performance Point

• 注释 ( Comments )

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  ( This app is free . If  you have found any bug in the program or have any problem when using the program, please don’t hesitate to contact me directly.  Email : jidong_cui@163.com. If you like this posts, please give me a “thumbs up“ rating on the above button!)

• 特别鸣谢 ( Acknowledgements)

特别鸣谢来自中国建筑科学研究院的 张茜 博士 ！！！( Special thanks to Dr. Xi Zhang from China Academy of Buidling Research!!! )

• 相关话题 ( Related Topics)

[01]  [Tool]中国规范反应谱生成程序 [Chinese Code’s Design Response Spectrum]

[02]  [Tool] SPECTR – A program for Response Spectra Analysis [反应谱计算程序]

[03]  Earthquake Response Spectra[地震反应谱]

[04]  [Tool]GB18306-2015《地震动参数区划图》地震动参数计算

[05]  GB18306-2015地震动参数确定步骤与实例

[06]  [Tool]水电工程水工建筑物标准设计反应谱计算程序(NB 35047-2015)

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[书]PERFORM-3D原理与实例 – 第 14 章 – 往复位移加载的两种方法

[Book] PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 14 – Two Cyclic Displacement Loading Method in PERFORM-3D

• 章节内容简介 [ Chapter Content Abstract ]

低周往复荷载试验是一种拟静力荷载试验，试验中采用较低的加载速率对结构或结构构件施加多次往复循环作用，使结构或结构构件在正反两个方向重复加载和卸载，用以模拟地震时结构在往复震动中的受力和变形特性。低周往复荷载试验方法是目前结构抗震性能研究中广泛采用的一种试验方法。

由于低周往复荷载试验能够体现材料及结构的往复加、卸载特性，因此在学习一款弹塑性分析软件时，对其中的本构或单元建立简单的分析模型进行低周往复加载分析，并将分析结果与预期结果进行对比，有助于理解软件的材料本构和单元特性，也是一种比较愉快的学习弹塑性软件的方法。只有在把握了材料、单元和简单模型的基本特性之后，才能更好地将软件应用于复杂的实际工程。

从软件模拟的角度来看，施加在结构上的往复作用最终体现为结构的往复位移。本书在讲解PERFORM-3D的过程中较多采用了简单模型的低周往复位移加载分析，为便于读者使用本书，本章将对PERFORM-3D中进行低周往复位移加载的两种方法进行详细介绍。

• 示例页面 [ Sample Pages ]

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[04] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 1 章 – PERFORM-3D软件介绍 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 1 :  Introduction of PERFORM-3D )

[05] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 2 章 – 入门实例:平面钢框架弹性分析 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 2 : Quick Start Example : Elastic Analysis of Plane Steel Frame)

[06] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 3 章 – 钢筋与混凝土材料的单轴本构关系 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 3 : Uniaxial Constitutive Model of Steel and Concrete Material )

[07] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 4 章 – 塑性铰模型 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 4: Plastic Hinge Model )

[08] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 5 章 – 纤维截面模型 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 5: Fiber Section Model )

[09] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 6 章 – 剪力墙模拟 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 6: Shear Wall Simulation )

[10] [书]PERFORM-3D 原理与实例 – 第 7 章 – 填充墙模拟 ( PERFORM-3D Theory and Tutorials – Chapter 7: Infilled Wall Simulation )

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