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perform3d中文说明

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perform-3d中文说明

地点：

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时间：

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说明：

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Perform-3D中文说明

界面组成：

菜单栏、工具栏、输入数据控制面板、视角控制、显示对话框

分析步骤：

建模、分析（每一步都包含若干任务）

建模阶段包含的任务：

结构基本信息确定

建立节点信息（坐标、支座、强制约束、结构质量）

质量定义：

如果已有刚性隔板楼层，可以按以下方法定义楼层质量：

计算楼层质量中心，在质心处设置节点，并确保节点与楼层节点形成整体的刚性隔板，节点包含平动质量及转动惯性矩。

这种方法适用于考虑质量偶然偏心的情况。

不计算楼层质量中心，相反在每一层楼板梁柱节点处指定质量。

当指定刚性隔板之后，软件自行计算刚性楼板扭转惯性矩及质量中心，在质量中心设置楼板质量。

材料定义信息（线性、非线性）

1）材料定义、截面定义（梁柱墙）

混凝土和钢筋非线性材料定义

以c30为例

压强：

1Pa＝1N/m**2=1*10**（-6）N/mm**2=1*10**（-6）MPa2M"L2j#D）g'm2f7h.i'~

＝1N/m**2=（1kg*m/s**2）/m**2=1kg/m*s**2=1*10**（-3）%X8I#

实际的本构模型为曲线，但为了分析简便，常采用线性化理想模型，先介绍考虑强度退化的三线性模型，

关键点说明：

1）Y---第一个屈服点

2）U---强度极限点

3）L—延性极限点，强度退化起点

4）R---残余强度点

5）X---变形极限点

一般钢筋混凝土梁柱构件中的箍筋不仅明显地提升了被约束混凝土的轴心抗压强度，而且大大提高了构件的延性耗能能力。

根据Mander等人的研究，考虑箍筋约束效应的混凝土轴心抗压强度和对应的峰值应变分别由以下两式确定

如c30,fc=30Mpa

值得指出的两个问题：

1、现阶段约束混凝土的本构模型（受压、受拉）提出已有很多，但主要区别在于处理约束效应提高极限强度的差异以及处理上升段、下降段的强度大小，如下降段的强度损失常有Soliman模型FR=80%抗压强度，Kent-Park模型FR=20%抗压强度，Vallenas模型FR=30%抗压强度.

截面定义

弹性梁柱构件截面

纤维柱截面

纤维梁截面

2）构件定义

单元定义及指定信息（定义单元组、单元类型、指定单元方向位置及性质、增加单元）

单元类型：

框架单元、面单元、剪力墙单元、墙单元、砌体单元、粘滞阻尼单元、隔震单元、摩擦摆单元、板壳单元、支撑弹簧单元、变形测量单元、非线性分层板壳单元

梁单元、柱单元及支撑单元统称为框架单元

定义相同类型单元为一个单元组，变形及强度极限状态均基于单元组。

每一个2节点单元由I及J指定

默认局坐标含义：

框架单元：

1表示I-J

面单元：

1垂直于单元，2、3在单元平面内

剪力墙单元：

同面单元

隔震单元：

3是支撑垂直方向，1和2是剪切方向（在进行隔震设计中此相当重要）

弹簧单元：

1和2对应H方向，3对应V方向

增加单元：

选择一组节点组成单元，其中两节点的线单元、四节点的面体单元，可以以图表形式增加

平行单元及删除单元不再赘述

施加荷载（节点荷载、单元荷载或自重）

节点荷载加载模式：

水平方向加载（用于push-over分析）

单元荷载包涵分布荷载、集中荷载、温度荷载

相对较为复杂：

两种单元加载模式

（1）恒载

（2）活载

位移和变形定义（高层结构定义水平位移、大跨结构定义竖向位移）

水平位移—监测侧向荷载作用变形（drift）

竖向位移—监测大跨结构竖向变形（deflection）

层间位移角—高节点相对于低节点位移除以两节点之高度差

定义层间位移需先命名，一旦定义就不能改变，必须删除之后重新定义。

特别注意的是：

必须定义至少一个参考层间位移，在之后的分析阶段必不可少。

此层间位移指结构整体的最高点及最低点的相对位移与高度的比值。

Push-over分析必须定义每一层的层间位移。

Push-over分析需要绘制剪力-位移曲线，同时每一层的位移也需要定义

极限状态定义（基于性能的简化设计过程）

非线性分析需要大量的分析结果，极限状态可以提取有用的结果判断结果是否满足性能要求，复杂结构有大量构件，需要许多极限状态，变形极限状态有9种类型。

其他软件建立模型导入perform-3d

以etabs为例，（v9版本之后才可以）在该软件中建立模型并运行,导出perform文本，该文本的单位必须与perform设置的单位一致。

以上过程可根据需要自行处理先后顺序。

分析阶段包涵的任务：

结构分析（定义分析工况、运行结构分析）

分析工况包涵重力荷载、push-over分析、地震及其他分析工况

重力荷载工况包括DL+0.25LL，分析方法通常为线性，但也可适用于非线性。

地震荷载分析工况：

需要建立地震波文件

运行结构分析包括静力及动力分析

力学性能评估（检查、校核模型的力学性能，也即分析的结果）

性能评价可以考虑基于变形、强度、层间位移角的限制状态，可以输出构件

的需求/能力的比率，可以输出多条地震波作用下构件的平均需求/能力比，可以

为所有构件类型指定变形或强度能力极限，可以计算能量平衡。

模态

能量平衡

极限状态

变形形状

时程分析结果

滞回曲线

弯矩-剪力图

能力-需求分析（估计能力/需求比值）

Push-over分析，绘制能力需求曲线并据此评价结构性能（包涵许多不同Push-over分析）

绘制能力曲线并估计目标位移

组合结果、能力需求比

Perform-3D的初级入门教程

（1）-前处理部分

Perform-3D推出中国市场已经有一段时间了，由于其具有强大的结构非线性分析功能，我们通过这个软件进行了两个超限工程的分析，也总结了一些经验。

市场上Perform-3D的学习资料很少，因此，我制作了一个非常简单的算例来讲述整个分析的过程，由于个人技术有限，过程中往往有很多错误，请大家指正。

平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例

本文对一平面框支结构进行一系列弹塑性分析,包括在重力荷载作用下的PUSHOVER与动力弹塑性分。

结构布置如图1所示。

梁截面200x700，柱截面900x900，转换大梁截面1200x1800,梁柱配筋为1.5%，剪力墙总长6000，端部区长500，端部配筋率1.0%，分布筋配筋率0.3%，首层层高5000，标准层层高3000。

如下图所示

梁与柱均采用集中式纤维单元.

剪力墙采用分层单元（纤维单元+线性剪切本构）

（1）建立结点（Nodes）

通过结点工具建立结点,可以通过多种方式建立,包括轴网,射线,平移,复制等方法. 可以在SAP2000或ETABS建模后,通过文本进行结点的导入操作.

（2）建立支座（Suports）

操作如下图所示。

（3）建立刚性隔板（Slaving）

操作如下图所示。

（4）定义质量（Masses）

操作如下图所示。

（5）材料定义（Materials）

混凝土材料

钢筋,钢材材料

剪力墙剪切本构关系

操作如上图所示进行操作。

混凝土本构建议采用MANDER或KENT-PARK约束混凝土本构，如下图所示。

（6）截面定义（Sections）

截面定义分为以下几种截面定义：

弹性梁柱构件截面

纤维柱截面

纤维梁截面

纤维剪力墙截面

建模小贴士

（7）构件定义（Componets）

如下图所示操作：

梁柱纤维塑性区加弹性区构件定义

剪力墙构件定义

构件定义体现两种单元的定义方法，如下图所示

（8）单元定义（Elements）

按照自由度形式不同分析梁，柱，剪力墙三种不同的单元形式，其中，梁只考虑弯，柱与剪力墙考虑压弯，剪力墙只考虑一个方向的压弯是非线性的。

如下图操作，注意，柱与剪力墙应考虑P-Delta效应。

定义类完成后，就进行单元的建模，建模完成后，如下图所示。

建模后，定义局部坐标，如图所示。

（9）荷载定义（Loads）

建模完成后，需要定义荷载，这里的荷载是指结构的恒活荷载，也就是重力荷载，一般采用的组合是DEAD+0.5LIVE，为输入方便起见，建议采用组合后的值输入，也就是说不需用输入两次了，而且建议输入的荷载就包括了自重，不需要PERFORM-3D自算自重。

柱墙的自重一般通过点荷载输入，楼板传给剪力墙也是采用点荷载。

作了一些简化，由于节省了楼板的建模，荷载全部输入至梁中，建议简化输入均布荷载，梯形荷载非常难输入。

如下图操作。

点荷载可通过文本导入，梁荷载就不行了。

梁荷载是先定义荷载分布与大小，再定义所用到荷载的构件，有点类似PKPM

（10）定义监测变形（Drift）

高层中，层间位移角是一个看变形的重要的参考值。

可能通过定义DRIFT来实现，如下图操作，这个DRIFT可以用到PUSHOVER的监控变形，也可以用于LIMITSTATE变形指标等等，这个量非常重要，如果没有定义，下面的分析不能进行。

全部前处理的过程也就完成了，为方便记忆，我列出以下步骤的单词，如下图所示

Perform-3D的初级入门教程

（2）-后处理部分

作者:

dinochen1983日期:

2009-02-11

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Perform-3D的初级入门教程

（2）-后处理部分

平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例

Perform-3D，上述建模完成以后，进入后处理的界面，定义分析工况并进行分析，提取数据等。

（1）定义重力荷载分析工况。

按下图进行操作，定义时建议采用非线性，监控位移随便取一个较小的位移角，LIMITSTATE也随意取就行，保证能计算下去就行了，重力荷载建议分10步或20步进行计算。

（2）定义PUSHOVER分析工况。

进行PUSHOVER计算时，需要定义监控位移角，取整体侧移的位移角，顶部至底部，控制位移取全部位移角，最大值达到很大时停止，如1/20，或者还可以再大一些，LIMIT建议取变形，如最大位移角，PUSHOVER可以采用三种荷载形式，1）自定义荷载，如点荷载，2）倒三角荷载，通过01去表达，3）采用模态分布比例的荷载。

操作如下图所示

本图为倒三角荷载，从数值看是从X方向推的。

（3）弹塑性时程分析定义

进行时程分析之前，需要向PERFORM-3D导入需要用到的地震波，导入后，按如下图定义，定义时间步长，总长，迭代最大次数，LIMIT，监控位移等等。

这些定义与其它弹塑性分析程序基本是一样的。

（4）分析设置

分析设置设置结构是否考虑下降段，如果是试算阶段可以不考虑，振型数量与质量参与倍数等等需要定义，如下图所示。

振型计算一般用于荷载分布计算，瑞利阻尼计算等等，还可以用来判断结构建模的合理性。

（5）定义阻尼

如下图所示操作，结构为混凝土结构，阻尼比取0.05，本分析采用模态阻尼，瑞利阻尼可以输入小值。

（6）分析结果查看汇总

振型与周期

重力荷载作用下的变形图

静力弹塑性分析的结果（PushOver）

动力弹塑性分析的结果

Perform-3D的动力弹塑性时程分析动画