[书]PERFORM-3D原理与实例 – 第 18 章 – 缩尺桥墩振动台试验模拟 ( Chapter 18: Simulation of a Reduced Scaled Bridge Column Shake Table Test)

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。

[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 (Chapter 17: Dynamic elasto-plastic analysis and seismic performance evaluation of the whole structure)

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。

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

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。

[书]PERFORM-3D原理与实例 – 第15章 – 多点激励地震分析 ( Chapter 15 Multi-support Seismic Excitations )

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。

[书]PERFORM-3D原理与实例 – 第9章 – 屈曲约束支撑

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。

[书]PERFORM-3D原理与实例 – 第6章 – 剪力墙模拟

剪力墙的非线性分析模型可根据其基本假定的差异及单元自由度数量的多少划分为微观模型和宏观模型[1]。微观模型用实体或者板壳单元直接模拟剪力墙,原理清晰,但计算量大,收敛难以保证,宏观模型将剪力墙用多组非线性弹簧进行模拟,计算量小,试验分析校正相对简单,适用于结构整体弹塑性分析。PERFORM-3D[2,3]中提供了两种剪力墙宏观模型,包括能考虑单向压弯非线性的Shear Wall Element(剪力墙单元)及在此基础上进一步考虑复杂应力状态而开发的General Shear Wall Element(通用剪力墙单元)。其中Shear Wall单元采用的是多竖向弹簧单元模型(MVLEM)理论,为此,本章首先对MVLEM的研究背景及原理进行介绍,在此基础上介绍PERFORM-3D中提供的剪力墙组件及单元,最后采用PERFORM-3D中的Shear Wall单元对一悬臂剪力墙试件的拟静力试验进行模拟,详细讲解Shear Wall单元的基本建模过程和参数定义方法,并对模拟结果进行讨论。According to the difference of basic assumption and the number of degree of freedoms, the nonlinear analysis model of shear wall can be divided into microscopic model and macroscopic model. In microscopic model, shear wall is simulated by solid elements or shell elements. Microscopic model is clear in principle, but always has high calculation cost and the convergence is also difficult to assure. In macroscopic model, shear wall is simulated by multi-nonlinear-springs. When compared with microscopic model, macroscopic model always has lower computational cost and simpler parameters calibration process, which is suitable for elasto-plastic analysis of the whole structure. There are two types of shear wall macroscopic model in PERFORM-3D, including “Shear Wall Element” that can only consider one dimensional nonlinear bending and compression behaviour and “General Shear Wall Element” that can further consider complicated stress state. The Shear Wall Element adopts the theory of multi-vertical-line-element-model (MVLEM), therefore, the research background and the related theory of MVLEM was firstly introduced in this chapter. Then the shear wall components and elements in PERFORM-3D was further explained. After that, a pseudo-static test of cantilever shear wall was simulated by Shear Wall Element in PERFORM-3D. Through this simulation, fundamental modelling process, parameter definition, and interpretation of simulation results of Shear Wall Element were explained in detail.

[书]PERFORM-3D原理与实例 – 第4章 -塑性铰模型

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。