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Perform-3D中文说明之袁州冬雪

创作

界面组成：菜单栏、工具栏、输入数据节制面板、视角节

制、显示对话框

分析步调：建模、分析（每步都包含若干任务）

建模阶段包含的任务：

1、布局基本信息确定

2、建立节点信息（坐标、支座、强制约束、布局质量）

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：

1)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.这种方法适用于思索质量偶尔偏心的情况.

2)不计算楼层质量中心，相反在每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改变

惯性矩及质量中心，在质量中心设置楼板质量.

3、资料定义信息（线性、非线性）

1)资料定义、截面定义（梁柱墙）

混凝土和钢筋非线性资料定义

以c30为例

压强：1Pa＝1N/m**2=1*10**(-6)N/mm**2=1*10**(-6)

MPa

＝1N/m**2=(1kg*m/s**2)/m**2=1

kg/m*s**2=1*10**(-3)

实际的本构模子为曲线，但为了分析简便，常采取线性化

抱负模子，先先容思索强度退化的三线性模子，

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---残存强度点

5）X---变形极限点

一般钢筋混凝土梁柱构件中的箍筋不但分明地提升了被约

束混凝土的轴心抗压强度，而且大大提高了构件的延性耗

能才能.根据Mander等人的研究，思索箍筋约束效应的混

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子（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别

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模子FR=80%抗压强度，Kent-Park模子

FR=20%抗压强度，Vallenas模子FR=30%抗压强度.

FytFycFRcFRtE32340

FUtFUc泊松比

DutDucDLcDLtG

DXtDXcDRcDRt

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

4、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、磨擦摆单元、板壳单

元、支撑弹簧单元、变形丈量单元、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.

每个2节点单元由I及J指定

默许局坐标含义：

框架单元：1暗示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（在停止

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

5、施加荷载（节点荷载、单元荷载或自重）

节点荷载加载形式：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：两种单元加载形式(1)恒载(2)活载

6、位移和变形定义（高层布局定义水平位移、大跨布局定

义竖向位移）

水平位移—监测侧向荷载作用变形(drift)

竖向位移—监测大跨布局竖向变形(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

定义层间位移需先定名，一旦定义就不克不及改变，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

的分析阶段必不成少.此层间位移指布局整体的最高点及最

低点的相对位移与高度的比值.Push-over分析必须定义每

层的层间位移.

Push-over分析需要绘制剪力-位移曲线，同时每层的位移

也需要定义

7、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成果，极限状态可以提取有用

的成果断定成果是否知足性能要求，复杂布局有大量构

件，需要许多极限状态，变形极限状态有9种类型.

8、其他软件建立模子导入perform-3d

以etabs为例，（v9版本之后才可以）在该软件中建

立模子并运行,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：

1、布局分析（定义分析工况、运行布局分析）

分析工况包涵重力荷载、push-over分析、地震及其他分析

工况

重力荷载工况包含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：需要建登时震波文件

运行布局分析包含静力及动力分析

2、力学性能评估（检查、校核模子的力学性能，也即分析

的成果）

性能评价可以思索基于变形、强度、层间位移角的限制状

态，可以输出构件

的需求/才能的比率，可以输出多条地震波作用下构件的平

均需求/才能比，可以

为所有构件类型指定变形或强度才能极限，可以计算能量

平衡.

模态

能量平衡

极限状态

变形形状

时程分析成果

滞回曲线

弯矩-剪力求

3、才能-需求分析（估计才能/需求比值）

Push-over分析，绘制才能需求曲线并据此评价布局性能

（包涵许多分歧Push-over分析）

绘制才能曲线并估计方针位移

组合成果、才能需求比

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

强大的布局非线性分析功能，我们通过这个软件停止了两

个超限工程的分析，也总结了一些经历.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

说述整个分析的过程，由于个人技术有限，过程中往往有

很多错误，请大家指正.

平面框支剪力墙布局弹塑性分析实例

本文对一平面框支布局停止一系列弹塑性分析,包含在重力

荷载作用下的PUSHOVER与动力弹塑性分.布局安插如图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，尺度层层高3000.如下图所示

梁与柱均采取集中式纤维单元.

剪力墙采取分层单元(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,包含轴

网,射线,平移,复制等方法.可以在SAP2000或ETABS建

模后,通过文本停止结点的导入操纵.

（2）建立支座(Suports)

操纵如下图所示.

（3）建立刚性隔板(Slaving)

操纵如下图所示.

（4）定义质量(Mass)

操纵如下图所示.

（5）资料定义(Materials)

混凝土资料

钢筋,钢材资料

剪力墙剪切本构关系

操纵如上图所示停止操纵.混凝土本构建议采取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)

如下图所示操纵：

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)

依照自由度形式分歧分析梁，柱，剪力墙三种分歧的单元

形式，其中，梁只思索弯，柱与剪力墙思索压弯，剪力墙

只思索一个方向的压弯是非线性的.如下图操纵，注意，柱

与剪力墙应思索P-Delta效应.

定义类完成后，就停止单元的建模，建模完成后，如下图

所示.

建模后，定义部分坐标，如图所示.

（9）荷载定义(Loads)

建模完成后，需要定义荷载，这里的荷载是指布局的恒活

荷载，也就是重力荷载，一般采取的组合是

DEAD+0.5LIVE，为输入方便起见，建议采取组合后的值输

入，也就是说不需用输入两次了，而且建议输入的荷载就

包含了自重，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

取点荷载.作了一些简化，由于节俭了楼板的建模，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.如下图操纵.点荷载可通过文本导入，梁荷载就不成

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，有点近似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.能够通

过定义DRIFT来实现，如下图操纵，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，下面的分析不克

不及停止.

全部前处理的过程也就完成了，为方便记忆，我列出以下

步调的单词，如下图所示

Perform??D的初级入门教程（）后处理部分??

作者??dinochen????????日期??

??

字体大小????小中大

Perform-3D的初级入门教程（2）-后处理部分平面框支

剪力墙布局弹塑性分析实例Perform-3D，上述建模完成

以后，进入后处理的界面，定义分析工况并停止分析，提

取数据等.

（1）定义重力荷载分析工况.

按下图停止操纵，定义时建议采取非线性，监控位移随便

取一个较小的位移角，LIMITSTATE也随意取就行，包管

能计算下去就好了，重力荷载建议分10步或20步停止计

算.

（2）定义

PUSHOVER分析工况.

停止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，节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可以采取三

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）采取模态分布比例的荷载.

操纵如下图所示

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

停止时程分析之前，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

分析设置设置布局是否思索下降段，如果是试算阶段可以

不思索，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，还可以用来断定布局建模的合感性.

（5）定义阻尼

如下图所示操纵，布局为混凝土布局，阻尼比取0.05，

天职析采取模态阻尼，瑞利阻尼可以输入小值.

（6）分析成果检查汇

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

成果(PushOver)

动力弹塑性分析的成果

Perform-3D的动力弹塑性时程分析动画