实干、实践、积累、思考、创新！ Tag: 结构工程博士 结构工程师 伪程序员 结构抗震 地震工程 超限设计 软件定制 环评减振 振动控制 减隔震 施工过程模拟 小品钢结构 有限元研发 参数化设计 大震弹塑性
梁纵向受力钢筋的基本规定： （1）伸入梁支座范围内的钢筋不应少于2根。 （2）梁高不小于 300mm时，钢筋直径不应小于10mm；梁高小于300mm时，钢筋直径不应小于8mm。 （3）梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于 30mm 和 1.5d；梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于 25mm和d。当下部钢筋多于2层时，2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距正大一倍；各层钢筋之间的净间距不应小于25mm 和 d，d为钢筋的最大直径。（PS. 上部间距应宽点，下部允许密一点。） （4）在梁的配筋密集区域宜采用并筋的配筋形式。 PS. 来自《混凝土结构设计规范》 GB 50010-2010 9.2.1 条 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
剪力墙的底部加强部位是我国抗震设计规范的一个概念。以下摘自 《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ 3—2010。 抗震设计时，剪力墙底部加强部位的范围，应符合下列规定： 1 底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起； 2 底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值，部分框支剪力墙结构底部加强部位的高度应复合规程10.2.2条的规定（带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起，宜取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的1/10。）。 3 当结构计算嵌固端位于地下以下一层底板或以下时，底部加强部位宜延伸到计算嵌固端。 抗震设计时，为保证剪力墙底部出现塑性铰后具有足够大的延性，应对可能出现塑性铰的部位加强抗震措施，包括提高其抗剪切破坏的能力，设置约束边缘构件等，该加强部位称为“底部加强部位”。剪力墙底部塑性铰出现都有一定的范围，一般情况下单个塑性铰发展高度约为墙肢截面高度hw，但是为安全起见，设计时加强部位范围应适当扩大。规程统一以剪力墙总高度的1/10与两层层高二者的较大值作为加强部位。第三款明确了当地下室整体刚度不足以作为结构嵌固端，而计算嵌固部位不能设置在地下室顶板时，剪力墙底部加强部位的设计要求宜延伸至计算嵌固部位。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
模型从其他软件转换到SAUSAGE时，经常会出现凹多边形楼板的错误，导致软件无法打开。 可以在 参数配置 中通过 修改凹多边形的显示方式解决重新打开模型，然后将相应的楼板修改后可以解决问题。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、创新。 SAUSAGE中修改模型SS的时候，有一个十分好用的功能——“移动节点”，如下图所示： 但目前这个功能仅支持节点的水平一定，即无法竖向移动。（估计是为了避免一些复杂的几何关系处理。）因此，当遇到如下图所示的两个节点比较近，上面的节点需要剔除的时候，就无法通过移动节点。而只能删除单元后再删除节点。 按时也是有方法处理的， 😀 。既然仅能水平移动，那就先将节点移动到同一标高再移动。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
几个结构荷载的基本概念： （1）永久荷载 permanent load 在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。 （2）可变荷载 variable load 在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。 （3）偶然荷载 accidental load 在结构设计使用年限内不一定出现，而一旦出现其量值很大，且持续时间很短的荷载。 （4）荷载代表值 representative values of a load 设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合织、频遇值和准永久值。 （5）设计基准期 design reference period 为确定可变荷载代表值而选用的时间参参数。 （6）标准值 characteristic value/ nominal value …
ABAQUS 做整体分析比较花时间，计算也需要花很多时间，因此，每个过程均需要十分细心，因为错了从来时间成本太大。 不管是前处理建模，还是后处理分析，还有超限文本撰写，都应该是建立在对结构理解的基础上，不能论文一个操作员，能简化，能提高效率的地方就要提高效率，尽量把更多时间用在把握和理解结构机理、结构特性、建立结构概念基础上。
建筑结构常用钢材的设计强度（N/mm2）如下表： 小结： （1）钢材的厚度越大，抗拉、抗压和和抗弯强度越小。 （2）“ GJ ” 代表 高性能建筑结构用钢。 （3）一般主要承重构件，宜选用 Q345钢、Q390钢，一般构件宜选用Q235钢。 （4）主要承重构件，当板材较厚时，选用GJ钢。GJ钢的详细属性可以查看 规范GB/T 19879 ，目前最新版本是 2015。 （5）承重构件所用钢材的质量等级不宜低于 B 级。 主要参考规范： (1) GB/T 19879 建筑结构用钢板; (2) JGJ99 高层建筑民用建筑钢结构技术规程。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
YJK建模时候，经常使用两个删除功能。 一个位于【轴线网格】模块 一个位于【构件布置】模块 前者是万能删除，框选后可以删除任何东西，后者是指定构件或者节点的删除。 🙂 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
Abaqus / Standard中可以通过弯矩释放模拟梁单元的端部铰接。 做个简单笔记。 如下图所示，为两端固接，受均布的梁的弯矩图 和 剪力图。 将中间节点一端梁的转动自由度释放后的弯矩和剪力如下图所示。 由上图可见，释放转动自由度后，跨中的弯矩为零了。 模拟的时候注意，不要同时释放节点连接的所有单元的转动自由度，不然就会出现对角线刚度为零的错误哦。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、创新。 最近试用了一下2017版的SAUSAGE，在层间位移角处理的时候遇到问题，这里做个记录。 如下图所示，X主方向时程分析后，在【数据结果】-【层间位移】查看位移角结果，可以发现，在 87层层间位移角发送突变（DriftXmax = 1/74，Drift Y max = 1/165），突然显著增大，尤其是X方向，突变十分厉害，无法满足规范要求。 由于结构沿竖向比较规整，因此这种突变比较奇怪，为此，检查一下这个突变的原因。利用软件提供的自定义层间位移角功能，再次输出两个方向的数据。其中自定义层间位移角在【数据结果】-【层间位移】-【自定义层间位移】下定义，如下图。选择全楼，然后再次重现计算。 重新计算后，再次查看层间位移角结果，如下图所示。由图可以发现，此时 87层不在突变了。 🙂 。而且层间位移角也满足了规范要求。 这就很神奇了，按道理，自定义的和默认应该一样（PS. 因为在自定义层间位移角的时候，选择了 “全楼”）。 分别将X方向和Y方向自定义的层间位移角结果和默认输出的层间位移角结果进行对比，如下图所示。可以发现，除了87层，其余楼层 两个算法计算的层间位移角基本一致。 于是初步判断，默认计算的和自定义计算，应该算法不一样。简单说，应该不是用同一套代码。为此，打开模型的 87层，看看问题出在哪里。 打开模型 87层，可以发现，87层存在一些跃层的柱。在PKPM导过来的时候，部分 88层的柱子也划分到了 87层。 因此，可以猜测，造成这种默认算法和自定义算法差异的原因是，默认算法，在计算层间位移角的时候，将这种跃层的柱子也放到了一层考虑，即，柱子变长了，新的顶点的位移比原来的顶点的位移大，如果按线性变化来看，新的顶点的位移，会比原来的位移大两倍，但是在在计算位移角的时候，层高还是原来的层高，导致默认输出的位移角也就大概增大了两倍。为了测试这个问题，如下图所示，抽选了两根柱子，分别提取柱顶和柱底的节点位移时程，然后分别算法X向和Y向的最大和最小层间位移角。分别如下面两图： 如上图所示，87层层高为4.5m，88层为4.5m，可见，当按4.5m层高计算时，最大值和默认输出的最大值十分接近（1/88和 DriftXmax = …
两个简单的钢管节点分析，受力相同，支座条件相同： （1）无加强环 （2）增加加强环 （3）结论 可以发现：对于该例，无加强环节点，节点域出现了屈服，损坏较为严重；增加了加强环后，节点域明显增强，节点基本处于弹性，加强环显著提高了节点的承载能力。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) 盈建科桩荷载统计分析工具，基于YJK的桩荷载AutoCad图开发。基本功能：根据桩的荷载对桩进行分类统计，查看不同受力桩的分布位置和范围，帮助结构工程师布桩。 程序界面 ( Program Interface ) 实例( Example ) （1）打开桩荷载AutoCAD图 （2）框选桩和荷载 （3）设置荷载分组范围 比如分两组：Group 1：10000kN~15000kN；Group 2：15000kN~23000kN； （4）点击Analyze分析，查看不同荷载桩的分布范围 如图红色为第1组，黄色为第2组 （5）按荷载分为多组，重新设置荷载分组，再次分析 （6）按不同图层查看，等等其他功能 先做到这，后续有需要再添加其他功能。 关于我们 复杂结构设计 …
超高层建筑结构是如何抗风的?[How do super-tall building structure withstand winds?]: 当你走在一线城市CBD街头的时候，抬头总会看到林立的高楼。你是不是发现，她们一个比一个高，是如此地挺拔和纤细。但你有没有想过，这些一根根细长的“竹竿”为什么不会被每年的狂风所吹倒？她们变幻莫测的形体后面是否隐藏着某种“秘密”？好吧，想知道答案！！欢迎走进今天的结构风工程介绍栏目。 今天请到 小伙伴 余远林（华南理工大学谢壮宁老师的高徒）来给我们做精彩介绍。from 崔济东，崔济东的博客，www.jdcui.com, CJD, JidongCui
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。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
符东龙 师弟 整理的 XTRACT 分析资料 ！！！ 🙂 🙂 本文通过 CAD to XTRACT 这款 XTRACT任意截面建模插件，以一个开洞截面为例，介绍在XTRACT上建模分析结构截面的过程。包括 弯矩曲率分析，PM分析等，算是补充一个比较全面的例子吧。 1 XTRACT开洞截面建模分析实例 如图所示的是一钢筋混凝土桥墩开洞截面，整个矩形截面尺寸为：10000×6000mm2，混凝土强度等级为C40，钢筋强度等级为HRB400，桥墩截面中间开有两个洞 1.1 CAD绘制截面 在CAD中用多段线Pline绘制柱子边线（多段线需闭合），用Circle绘制圆代表钢筋，其中圆的直径代表钢筋的直径。绘制单位为N-mm。 图中绿色和红色的圆都代表钢筋，表示钢筋在截面中实际分布情况绘制。另外两个开洞的口也由多段线Pline绘制。 1.2 导入插件 输入命令【Netload】，导入插件（.dll文件），输入命令【CX】弹出插件界面： 2 利用CADtoXTRACT建模 从外到里，先建立最外围的材料，然后逐步往内层建立嵌套的材料，以下具体介绍。 2.1 …
实干、实践、积累、思考、创新。 对于一致激励： 地震波基线是否修正，仅影响绝对位移，相对位移、变形及构件内力影响很小。 非一致激励： 地震波是否修正直接影响结果。 相关研究( Related Topics) [01]. [Tool] SPECTR – A program for Response Spectra Analysis [反应谱计算程序] [02]. [程序][Tool] Ground Motion Selection [强震记录选取] [03]. [程序][软件]Ground Motion Library [强震记录管理] [04]. Artificial ground motion …
试件选自ELSA（European Laboratory for Structural Assessment）实验室进行的伪动力试验[1, 2]。试验现场布置如图 20‑1所示，包括两个足尺四层、三跨的钢筋混凝土框架结构，其中一个框架存在填充墙，另一个为空框架结构，本章主要对空框架结构的伪动力试验进行模拟。框架试件的立面图及平面图如图 20‑2所示。
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。
地震动以波的形式向四周传播，在传播的过程中，不仅有时间上的变化特性，也存在空间变化特性。地震动的空间变化特性主要表现为以下几个方面[1]：（1）行波效应，指的是由于地震波的传播速度有限，当结构支承点间距较大时，地震波到达各支承点的时间存在一定的差异；（2）部分相干效应，指地震波在传播的过程中产生复杂的反射和散射，同时由于地震动场不同位置的地震波叠加方式不同而导致的相干函数损失；（3）衰减效应，地震波在传播的过程中，随着能量的耗散，其振幅将会逐渐减小；（4）局部场地效应，指的是由于地震动场的不同位置土的性质存在差异，导致地震波的振幅和频率也存在差异。这几种效应都会导致结构不同支承点处输入的地面运动存在差异，从结构分析的角度来说都是一致的，统称为多点激励效应或非一致激励效应。PERFORM-3D[2, 3]中不存在针对多点激励的地震分析工况，但可利用PERFORM-3D中的动力荷载工况（Dynamic Force Load Case）加支座弹簧单元（Support Spring）实现多点激励地震分析。本章对此方法进行介绍，并通过具体算例讲解该方法的应用和可行性。
采用Abaqus的Standard求解器做个弹性框架结构的地震时程分析小例子，框架模型取用前面博文《Modal analysis of a frame using Abaqus (Abaqus框架模态分析)》模态分析中的框架结构，如下图所示。 时程分析暂不讨论阻尼的作用，不考虑框架荷载和重力，输入单向地震波如下图所示，其中地震波按基底加速度进行输入。 提取Abaqus的顶点的位移时程结果，并与ETABS和SAP2000的分析结果进行对比。 与SAP2000对比结果： 与ETABS对比结果： 由以上的对比结果可见：ABAQUS和SAP2000的分析结果几乎没差异，ABAQUS和ETABS的分析结果在前20S吻合较好，后20s有些许差异。造成这个现象的主要原因是，ABAQUS和SAP2000分析时均采用的是基于Hilber-Hughes-Taylor（HHT）的直接积分方法， 而ETABS采用的模态时程分析方法。 🙂 🙂 🙂 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
有效应力原理是土力学区别于其他力学的一个重要原理，由太沙基（K. Terzaghi）提出，并经Skempton和Bishop改进而被广泛接受。该原理认为饱和土中的压应力由力学效应不同的两部分组成，一部分为孔隙水压力，这部分应力既不产生可觉察的压缩量，也不产生可观的抗剪强度增量，又叫中和应力，另一部分为有效应力，这部分应力对土体能够产生可觉察的变形影响或使土体的抗剪强度增加。
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。
[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]
