PerformD軟件介紹PPT課件

1、梁單元梁單元模擬的幾種方法 弦轉(zhuǎn)角模型 塑性鉸模型 塑性區(qū)模型 細分的有限元模型第1頁/共39頁梁單元弦轉(zhuǎn)角模型FEMA Beam塑性鉸 彈性梁段第2頁/共39頁梁單元塑性鉸模型 彎矩-轉(zhuǎn)角/曲率塑性鉸模型程序最后通過用戶指定的曲率塑性鉸長度以及彈塑性彎矩-曲率關(guān)系轉(zhuǎn)化為集中塑性鉸的剛塑性彎矩-轉(zhuǎn)角本構(gòu)關(guān)系。第3頁/共39頁梁單元塑性區(qū)模型 關(guān)鍵點：確定塑性區(qū)長度采用曲率鉸的塑性區(qū)模型提供兩種方式模擬塑性區(qū)：1、利用曲率鉸模擬2、利用纖維截面模擬第4頁/共39頁梁單元細分的有限元模型 提供兩種方式建立詳細有限元模型：1、利用曲率鉸建立，如圖6.152、利用纖維截面建立第5頁/共39頁梁單元 框

2、架梁和連梁在軟件中的實現(xiàn) 1、框架梁：定義彈性截面，非線性彎矩塑性鉸。（excel 表格，根據(jù)配筋率計算抗彎承載力） 2、連梁：定義彈性截面，非線性彎矩塑性鉸，定義剪切檢測截面。（根據(jù)配筋率，配箍率來計算抗彎承載力和抗剪承載力。 構(gòu)件組裝順序：截面屬性定義定義FEMA塑性鉸+剪切檢測截面構(gòu)件組裝將組裝好的構(gòu)件指定給模型中的單元。第6頁/共39頁柱單元柱單元彈塑性模型的模擬方法 弦轉(zhuǎn)角模型 塑性鉸模型 塑性區(qū)模型 細分的有限元模型P-M-M鉸第7頁/共39頁柱單元P-M-M相關(guān)曲面考慮P-M-M鉸，可以通過Xtract等截面計算軟件，考慮配筋、配箍率，混凝土的約束強度來計算提取抗拉強度，抗壓強度

3、，平衡點軸力和彎矩，P=0時的彎矩?？紤]剪切彈性，僅設(shè)置強度檢測截面。第8頁/共39頁柱單元需要事先計算好PMM相關(guān)曲面，在P3D中用戶需要給出軸力-變形關(guān)系（拉、壓）、彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系（M2、M3）、平面P-M關(guān)系（P-M2、P-M3）、平衡點的M2-M3關(guān)系。第9頁/共39頁剪力墻單元 等效柱模型：使用與以彎曲為主的大高寬比的柔性剪力墻（低版本的SAP2000以及Etabs ） 彈塑性分層殼元：將剪力墻分為鋼筋層和混凝土層（目前的SAP2000V14/V15 ） 纖維模型：采用鋼筋和混凝土材料的單軸應力應變關(guān)系，通過塑性纖維的軸向變形來模擬剪力墻的軸向彎曲變形特征（ Perform-3D ）

4、第10頁/共39頁剪力墻單元墻單元在Perform-3D中的實現(xiàn) 參數(shù)定義1、鋼筋本構(gòu)2、混凝土本構(gòu)3、剪切檢測截面 剪力墻定義方法1、自動劃分尺寸（Auto Size）2、固定劃分尺寸（Fixed Size）第11頁/共39頁剪力墻單元自動劃分尺寸（Auto Size） Auto Size只需要給出配筋率，程序根據(jù)配筋率計算鋼筋面積As，然后將它平均分配到整個截面上。 好處：截面定義簡單，當截面尺寸變化時同樣適用 缺點：不能控制鋼筋的布置，如約束邊緣構(gòu)件的配筋。第12頁/共39頁剪力墻單元固定劃分尺寸（Fixed Size） Fixed Size需要給出每一個混凝土纖維和鋼筋纖維的準確定義，

5、包括面積、材料、定位 好處：可以考慮多種不同材料，不同鋼筋布置等 缺點：定義麻煩，所有混凝土纖維面積之和必須與被分配的單元的截面面積保持一致，因此當墻截面變化時需要重新定義。第13頁/共39頁連梁單元 Perform-3D剪力墻單元節(jié)點無轉(zhuǎn)動剛度，因此當墻單元與梁單元連接時，梁單元相當于是鉸接。為了實現(xiàn)梁單元與墻單元剛接，可以通過在墻單元中埋入一定剛度的梁單元。如下圖所示：埋入的梁可以采用剛性梁+有限轉(zhuǎn)動剛度的Release，當然也可以采用普通梁單元，然后通過調(diào)整梁剛度放大系數(shù)實現(xiàn)同樣的效果。第14頁/共39頁填充板單元 用來模擬框架中的填充墻 可以是彈性的也可以是非彈性的，每個單元由四個節(jié)點

6、和一個基本組件構(gòu)成。該單元只有剪切剛度和剪切強度，抗拉剛度和彎曲剛度以及平面外剛度均為0。所以，只能在被框架構(gòu)件四周約束或者等效約束的情況下可以使用。第15頁/共39頁粘滯桿件單元 用來模擬粘滯阻尼器 粘滯桿件單元只抵抗軸力。該單元由一個液體阻尼器組件和一個彈性桿件組件串聯(lián)而成。第16頁/共39頁粘滯桿件單元粘滯阻尼組件彈性桿件組件粘滯桿件單元第17頁/共39頁防屈曲支撐單元 使用BRB單元來模擬約束屈服支撐桿件。 BRB單元只抵抗軸力。該單元由一個非彈性BRB、一個彈性桿件組件和可選的端部剛性區(qū)組件串聯(lián)而成。第18頁/共39頁隔震單元 使用隔震單元來模擬橡膠或摩擦擺隔震器 隔震單元能抵抗沖擊

7、和剪力。對于承載力，單元是彈性的，可以選擇不同的受拉和受壓剛度。對于剪切，單元是非彈性的。第19頁/共39頁支座彈簧單元 支撐彈簧單元可用來在支撐點施加位移 每個支座彈簧單元由一點和一個支撐組件構(gòu)成。實際上，每個單元連接支撐點到一個空間的固定點。該單元有平動和轉(zhuǎn)動剛度，且為6*6剛度矩陣。第20頁/共39頁板殼單元 板殼單元用來模擬彈性墻、板和曲面殼 板殼單元具有膜（平面內(nèi)）和彎曲（平面外）剛度。在Perform-3D中，該單元最常用來模擬可變形的樓板。第21頁/共39頁變形監(jiān)測單元 用來提取單元變形，定義極限狀態(tài) Perform-3D允許用戶定義單個組件的變形能力，所以用戶可能想要監(jiān)測單元的

8、一系列變形，以定義相應的極限狀態(tài)。 變形監(jiān)測單元不增加結(jié)構(gòu)的剛度，完全相當于應變測量計。有以下四個類型： 1、2節(jié)點應變監(jiān)測 2、2節(jié)點梁轉(zhuǎn)動監(jiān)測 3、4節(jié)點墻轉(zhuǎn)動監(jiān)測 4、4節(jié)點墻剪切應變監(jiān)測第22頁/共39頁極限狀態(tài)的設(shè)置 Perform-3D軟件是同時用于非線性分析和基于性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計的工具，而基于性能的設(shè)計需要用戶定義性能目標，即對于非線性構(gòu)件需要指定變形能力（Deformation Capacity），對于彈性構(gòu)件需要指定承載能力（Strength Capacity），根據(jù)計算得到的需求能力比來判斷構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)所處在的性能水平。PerformanceLevel 根據(jù)用戶需求定義組件屬

9、性的性能水準（參考FEMA356）Limit States 根據(jù)已定義組件的性能水準設(shè)置單元極限狀態(tài)Limit StatesGroup 將極限狀態(tài)分入相關(guān)同組，減少使用比數(shù)量，簡化決策過程第23頁/共39頁極限狀態(tài)的設(shè)置 變形狀態(tài)： 梁彎矩IO,LS,CP 柱彎矩：IO,LS,CP 連梁彎矩：IO,LS,CP 墻混凝土受拉：IO 墻混凝土受壓：IO，LS,CP 鋼筋受拉：IO,LS,CP 鋼筋受壓，IO,LS,CP 強度狀態(tài)： 連梁剪切強度：IO 柱剪切強度IO 剪力墻剪應變檢測IO 。第24頁/共39頁定義分組 空間模型，沒有樓層的概念，所以要定義分組可以定位查看。第25頁/共39頁定義層偏

10、移 方便計算結(jié)果查看層間位移第26頁/共39頁定義切割截面n 用于獲取層剪力：注意選擇單元組中，要選中需要的所有單元組。n 如果要分開提取剪力，則需要定義剪力墻截面，框架截面，剪力墻+框架柱截面。第27頁/共39頁工況定義：重力荷載代表值工況 重力荷載工況包括DL+0.5LL（節(jié)點荷載，單元荷載，墻荷載）第28頁/共39頁工況定義：動力時程工況 地震荷載分析工況：需要建立地震波文件第29頁/共39頁運行分析 總體信息：PDELTA效應考慮 ，質(zhì)量源，阻尼（選瑞利阻尼）第30頁/共39頁計算結(jié)果提取 可查看結(jié)構(gòu)總體耗能和各個單元組的耗能組成第31頁/共39頁計算結(jié)果提取 需要提取的數(shù)據(jù) 單個節(jié)點

11、的時程位移（頂層位移時程曲線） 多個節(jié)點的最大位移（層間最大位移X，Y） 已經(jīng)定義的層間位移角X，Y 已經(jīng)定義的強度截面的樓層最大剪力 樓層最大剪力時程（基底剪力）第32頁/共39頁計算結(jié)果提取 還可以查看某一個單元的某一段彎矩或者轉(zhuǎn)角等參數(shù)的時程。第33頁/共39頁計算結(jié)果提?。簻厍€ 選中單元組中的某一個構(gòu)件，可以顯示該構(gòu)件的滯回曲線。第34頁/共39頁計算結(jié)果提?。簭澗睾图袅η€ 可以顯示單個單元，也可以顯示一列單元或者一組單元的彎矩，剪力時程或者包絡圖。第35頁/共39頁計算結(jié)果提?。菏褂帽?各個全部構(gòu)件的最大變形與該設(shè)防水準變形的比值。不會太離譜，用于檢查模型，如果差別過大，則可以考慮是性能水準問題，還是構(gòu)件本構(gòu)定義的問題。第36頁/共39頁尚