[书][PERFORM-3D原理与实例 – 前言]

[Chinese Version] PERFORM-3D原理与实例 —— 前言


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。

[ 读者对象 ]

本书主要面向PERFORM-3D软件的初级和中级用户,同时也为高级用户提供了有用的参考。适用的对象包括:结构工程、防灾减灾工程专业的本科生、研究生;从事建筑、桥梁结构抗震设计的工程师及相关设计人员;对结构弹塑性分析及基于性能的结构抗震设计感兴趣的研究人员。

[ 本书特色 ]

本书具有以下主要特点:

(1)内容完整。对实际应用中常用的模块、功能、材料、单元及分析方法均作了详细的介绍。力求使读者看完本书后能较为全面地掌握PERFORM-3D的功能,把握PERFORM-3D软件的精髓,轻松建立结构模型并进行弹塑性分析与抗震性能评估。

(2)软件讲解详尽。针对不同的材料、单元及分析方法均设计了具体配套学习的算例,每一个算例均给出了Step by Step的操作过程并有针对性地讲解软件的使用技巧。

(3)立足于基本原理。书中涉及的每一种单元模型或分析方法,在对其基本理论进行介绍之后,都有相应的具体算例,并在算例讲解的过程中着重讨论模型参数的选取方法,帮助读者加深对理论的理解。

(4)算例丰富。本书并不是一味地进行枯燥的理论讲解,本书共提供了近20个算例,且这些算例不是凭空设计的,绝大多数算例均来源于真实试验(低周往复试验、振动台试验)及其它权威结构分析软件(如SAP2000、SeismoStruct等)的经典验证实例。对于每一个具体算例的分析结果,都有相应的试验结果或其它权威软件的分析结果进行对比,以保证理论讲解的正确性、参数选取的合理性、分析结果的准确性。通过精心设计的算例,使得初学者在对某一专题的学习过程中可以有模板可依,达到立竿见影的效果,并且能举一反三。

(5)章节内容独立。每一章涉及一个主要的内容,各章内容之间是相互独立的。另外每一章的算例也是专门针对该章节进行设计的,各章算例之间相互独立。方便读者有针对性地进行所需内容的学习,同时也可以减轻初学者的学习压力。

[ 主要内容 ]

本书分为个部分,共22章:

第一部分为基础与入门,包括第1、2章。第1章对PERFORM-3D软件的特点进行概述,并对软件的设计思路、界面组成及软件的建模及分析功能进行介绍。第2章通过入门算例,介绍PERFORM-3D软件建模与分析的基本流程,力求使读者从整体上把握PERFORM-3D软件的建模与分析思路;

第二部分为原理与实例”,是本书的主体部分,包括第3章~第13章,每一章涉及一个专题内容,共11个专题内容。通过理论与算例讲解相结合的方式深入介绍PERFORM-3D软件的材料本构、单元模型、分析方法、结果后处理等方面的内容,具体涉及的材料模型包括混凝土、钢材及砌体等,具体涉及的单元类型包括非线性纤维梁柱单元、集中塑性铰梁柱单元、剪力墙单元、填充墙压杆模型、屈曲约束支撑单元、支座弹簧单元、粘滞阻尼器单元、摩擦摆隔震支座单元、橡胶隔震支座单元、缝-钩单元及变形监测单元等。通过这部分章节的学习,读者可以对PERFORM-3D中常用的材料及单元的基本原理有较深刻的理解,做到知其然且知其所以然,并能通过一个个具体算例的学习掌握不同类型单元及结构的具体建模和分析方法。

第三部分为综合分析专题”,介绍几个PERFORM-3D的综合应用专题,包括第14章~第17章,具体包括:第14章介绍PERFORM-3D中往复位移加载的实现方法;第15章介绍PERFORM-3D中多点激励地震分析的实现方法;第16章介绍Pushover分析方法的基本原理及PERFORM-3D中Pushover分析方法的实现;第17章介绍整体结构弹塑性分析及结构性能评估在PERFORM-3D中的实现。读者可以通过第三部分内容的学习得到综合应用上的提高。

第四部分为结构动载试验模拟”,包括18章~第20章,共3个动载试验的模拟实例,具体包括2个振动台试验及1个足尺框架伪动力试验的PERFORM-3D模拟实例。通过对实际的动载试验进行数值模拟,让读者进一步感受PERFORM-3D的数值模拟能够达到的精度,反过来体会采用PERFORM-3D进行数值模拟时应该把握的一些关键问题,以及将PERFORM-3D运用到实际工程中时哪些问题可以简化、哪些问题不能简化。

第五部分为“常见错误与警告”,总结了PERFORM-3D软件使用过程中部分常见的错误和警告,并给出相应的解决方法。

[ 交流反馈 ]

为方便读者阅读本书,在作者的博客网站(Http://www.jdcui.com)上专门为本书开设了页面(Http://www.jdcui.com/?page_id=3757)。欢迎读者在学习本书或者 PERFORM-3D 软件的过程中可以到该网页上提问题、下载本书模型文件及相关学习资料、分享学习心得,本书的勘误和相关更新也会及时上传到该网站上,对于网友特别有疑问的问题,作者也可以专门进行处理然后上传到该网站上。希望通过该网站,能将各种学习资源进行汇总整理并共享,让更多人能少走弯路,让更多人受益。

[ 致谢 ]

感谢导师韩小雷教授、季静教授对本书写作的支持,特别感谢韩老师为本书写序,这是对我们写这本书的努力的肯定,我们会继续努力。

感谢家人、朋友对我的默默支持,你们的支持和照顾是我写作的动力和创作的灵感。感谢与我一同为出书努力的伙伴沈雪龙(华南理工大学建筑设计研究院 设计三所),没有你的辛勤付出,该书无法顺利完成,感谢你对我的信任和认可,愿我们继续一同前行、实现抱负。感谢www.jdcui.com支持者的支持,希望读者与我联系,如果出版下一版会增加更多实例,面向PERFORM-3D更多功能。

韩小雷教授和李楚舒博士(北京筑信达工程咨询有限公司)详细阅读了本书的初稿并为本书撰写了序言,还给我们提了许多宝贵的意见和建议,在此表示真挚感谢!

感谢以下几位专家和工程师(排名不分先后):陈学伟、郭远翔、黄辉辉、林超伟、李重阳、刘洪樟、李建乐、李文斌、林哲、王飞超、卫杰彬、周斌、曾明及张小勇,衷心感谢你们百忙之中抽时间阅读本书的初稿并给书写了评语。本书成稿后,中国建筑工业出版社编辑刘瑞霞、李天虹等同志以高效的工作为本书正式版做了细致的审校工作,在此一并表示感谢。

[ 批评指正 ]

此书是作者用心编写,一则与大家分享自己的学习心得,二则衷心希望此书能对读者学习PERFORM-3D软件和结构弹塑性分析有所帮助。倘若读者能从中收获一二,对于作者来说便是莫大的快乐。然而,PERFORM-3D软件功能强大,结构弹塑性分析更是博大精深,加上作者水平有限,文笔欠佳,书中难免存在不足、疏漏甚至错误之处,恳请广大读者批评指正!欢迎通过电子邮件(jidong_cui@163.com)进行交流讨论。

 

崔济东

2016年11月于华南理工大学


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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!! :-)  :-)  :-

Please correct me if I’m wrong. If you like this posts, please give me a thumbs up rating on the button above! For more information please refer to the book!!  :-)  :-) )

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

[03] [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 )

[04] [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 )

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