常用建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析軟件功能對(duì)比研究.pdf

1、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011－2010)首次以規(guī)范的形式確定建筑結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計(jì)方法。地震作用下結(jié)構(gòu)塑性變形和承載能力力已作為設(shè)計(jì)中的控制指標(biāo)。在罕遇地震作用下建筑結(jié)構(gòu)處于非線性工作狀態(tài)，如何確保建筑結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)目拐鹦阅?，是抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在。通過建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析軟件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析，可定量判斷結(jié)構(gòu)的變形、承載能力和耗能性能，已成為抗震性能化設(shè)計(jì)的主要手段。
　　 目前，在國內(nèi)比較常用的彈塑性分析軟件包

2、括ABAQUS、PERFORM－3D、SAP2000、EPDA、Midas＼Building和GSNAP等。本論文完成的主要工作包括：
　　 (1)介紹了結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析基本方程和常用微分方程求解方法，包括中心差分法、Newmark法、Wilson-θ法、Hilber-Hughes-Taylor法，以及常用增量迭代求解方法。通過一個(gè)實(shí)際工程例子，總結(jié)了時(shí)程分析中地震波選取的步驟和方法。
　　 (2)對(duì)比了上述6個(gè)軟件的材料模

3、型和單元模型。鋼材一般采用雙線性骨架線，混凝土則多采用三線性骨架線。梁柱撐等一維構(gòu)件采用纖維束模型或塑性鉸模型，剪力墻和樓板等二維構(gòu)件采用纖維束模型、殼元損傷模型、彈塑性墻元模型或分層殼模型。并且比較了上述軟件在參數(shù)設(shè)置和計(jì)算結(jié)果顯示方面的差異。
　　 (3)單根柱和單片墻的彈塑性計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。計(jì)算所得的滯回曲線與偽靜力試驗(yàn)得到的滯回曲線基本規(guī)律一致，說明動(dòng)力彈塑性分析結(jié)果可作為抗震結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算的依據(jù)。
　　

4、 (4)用上述6個(gè)軟件對(duì)簡單結(jié)構(gòu)和實(shí)際工程進(jìn)行分析對(duì)比?？蚣芙Y(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果表明，各軟件的時(shí)程曲線和損傷部位基本一致。采用FEMA塑性鉸模型的SAP2000和PERFORM-3D計(jì)算模型在加速度第二次到達(dá)峰值后，剛度退化較EPDA、GSNAP和Midas＼Building計(jì)算模型更大，原因是塑性鉸模型在到達(dá)屈服點(diǎn)后，承載力下降較快。剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果表明，各軟件的各項(xiàng)時(shí)程指標(biāo)和損傷部位都有差異，但基本規(guī)律一致。EPDA計(jì)算模型的剛度退化最

5、小，PERFORM－3D計(jì)算模型的剛度退化最大。
　　 (5)在動(dòng)力彈塑性計(jì)算中，參數(shù)設(shè)置是否合理將直接影響計(jì)算的效率和效果。本文分析了單元剖分尺寸和P-Delta效應(yīng)這兩個(gè)參數(shù)對(duì)計(jì)算的影響。計(jì)算表明考慮P-Delta效應(yīng)對(duì)豎向構(gòu)件承載力影響較大，對(duì)水平構(gòu)件影響不明顯。單元剖分尺寸大小對(duì)梁柱單元出鉸數(shù)量影響不大，對(duì)剪力墻影響較大，墻單元尺寸越大，則結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移和基底剪力越小。
　　 (6)實(shí)際工程的動(dòng)力彈塑性分析工作量都