PerformD软件介绍学习课程

1、梁单元梁单元模拟的几种方法 弦转角模型 塑性铰模型 塑性区模型 细分的有限元模型第1页/共39页第一页，编辑于星期六：十三点 五十五分。梁单元弦转角模型FEMA Beam塑性铰弹性梁段第2页/共39页第二页，编辑于星期六：十三点 五十五分。梁单元塑性铰模型 弯矩-转角/曲率塑性铰模型程序最后通过用户指定的曲率塑性铰长度以及弹塑性弯矩-曲率关系转化为集中塑性铰的刚塑性弯矩-转角本构关系。第3页/共39页第三页，编辑于星期六：十三点 五十五分。梁单元塑性区模型 关键点：确定塑性区长度采用曲率铰的塑性区模型提供两种方式模拟塑性区：1、利用曲率铰模拟2、利用纤维截面模拟第4页/共39页第四页，编辑于星

2、期六：十三点 五十五分。梁单元细分的有限元模型 提供两种方式建立详细有限元模型：1、利用曲率铰建立，如图6.152、利用纤维截面建立第5页/共39页第五页，编辑于星期六：十三点 五十五分。梁单元 框架梁和连梁在软件中的实现 1、框架梁：定义弹性截面，非线性弯矩塑性铰。（excel 表格，根据配筋率计算抗弯承载力） 2、连梁：定义弹性截面，非线性弯矩塑性铰，定义剪切检测截面。（根据配筋率，配箍率来计算抗弯承载力和抗剪承载力。 构件组装顺序：截面属性定义定义FEMA塑性铰+剪切检测截面构件组装将组装好的构件指定给模型中的单元。第6页/共39页第六页，编辑于星期六：十三点 五十五分。柱单元柱单元弹塑

3、性模型的模拟方法 弦转角模型 塑性铰模型 塑性区模型 细分的有限元模型P-M-M铰第7页/共39页第七页，编辑于星期六：十三点 五十五分。柱单元P-M-M相关曲面考虑P-M-M铰，可以通过Xtract等截面计算软件，考虑配筋、配箍率，混凝土的约束强度来计算提取抗拉强度，抗压强度，平衡点轴力和弯矩，P=0时的弯矩。考虑剪切弹性，仅设置强度检测截面。第8页/共39页第八页，编辑于星期六：十三点 五十五分。柱单元需要事先计算好PMM相关曲面，在P3D中用户需要给出轴力-变形关系（拉、压）、弯矩-转角关系（M2、M3）、平面P-M关系（P-M2、P-M3）、平衡点的M2-M3关系。第9页/共39页第九

4、页，编辑于星期六：十三点 五十五分。剪力墙单元 等效柱模型：使用与以弯曲为主的大高宽比的柔性剪力墙（低版本的SAP2000以及Etabs ） 弹塑性分层壳元：将剪力墙分为钢筋层和混凝土层（目前的SAP2000V14/V15 ） 纤维模型：采用钢筋和混凝土材料的单轴应力应变关系，通过塑性纤维的轴向变形来模拟剪力墙的轴向弯曲变形特征（ Perform-3D ）第10页/共39页第十页，编辑于星期六：十三点 五十五分。剪力墙单元墙单元在Perform-3D中的实现 参数定义1、钢筋本构2、混凝土本构3、剪切检测截面 剪力墙定义方法1、自动划分尺寸（Auto Size）2、固定划分尺寸（Fixed S

5、ize）第11页/共39页第十一页，编辑于星期六：十三点 五十五分。剪力墙单元自动划分尺寸（Auto Size） Auto Size只需要给出配筋率，程序根据配筋率计算钢筋面积As，然后将它平均分配到整个截面上。 好处：截面定义简单，当截面尺寸变化时同样适用 缺点：不能控制钢筋的布置，如约束边缘构件的配筋。第12页/共39页第十二页，编辑于星期六：十三点 五十五分。剪力墙单元固定划分尺寸（Fixed Size） Fixed Size需要给出每一个混凝土纤维和钢筋纤维的准确定义，包括面积、材料、定位 好处：可以考虑多种不同材料，不同钢筋布置等 缺点：定义麻烦，所有混凝土纤维面积之和必须与被分配的

6、单元的截面面积保持一致，因此当墙截面变化时需要重新定义。第13页/共39页第十三页，编辑于星期六：十三点 五十五分。连梁单元 Perform-3D剪力墙单元节点无转动刚度，因此当墙单元与梁单元连接时，梁单元相当于是铰接。为了实现梁单元与墙单元刚接，可以通过在墙单元中埋入一定刚度的梁单元。如下图所示：埋入的梁可以采用刚性梁+有限转动刚度的Release，当然也可以采用普通梁单元，然后通过调整梁刚度放大系数实现同样的效果。第14页/共39页第十四页，编辑于星期六：十三点 五十五分。填充板单元 用来模拟框架中的填充墙 可以是弹性的也可以是非弹性的，每个单元由四个节点和一个基本组件构成。该单元只有剪切

7、刚度和剪切强度，抗拉刚度和弯曲刚度以及平面外刚度均为0。所以，只能在被框架构件四周约束或者等效约束的情况下可以使用。第15页/共39页第十五页，编辑于星期六：十三点 五十五分。粘滞杆件单元 用来模拟粘滞阻尼器 粘滞杆件单元只抵抗轴力。该单元由一个液体阻尼器组件和一个弹性杆件组件串联而成。第16页/共39页第十六页，编辑于星期六：十三点 五十五分。粘滞杆件单元粘滞阻尼组件弹性杆件组件粘滞杆件单元第17页/共39页第十七页，编辑于星期六：十三点 五十五分。防屈曲支撑单元 使用BRB单元来模拟约束屈服支撑杆件。 BRB单元只抵抗轴力。该单元由一个非弹性BRB、一个弹性杆件组件和可选的端部刚性区组件串

8、联而成。第18页/共39页第十八页，编辑于星期六：十三点 五十五分。隔震单元 使用隔震单元来模拟橡胶或摩擦摆隔震器 隔震单元能抵抗冲击和剪力。对于承载力，单元是弹性的，可以选择不同的受拉和受压刚度。对于剪切，单元是非弹性的。第19页/共39页第十九页，编辑于星期六：十三点 五十五分。支座弹簧单元 支撑弹簧单元可用来在支撑点施加位移 每个支座弹簧单元由一点和一个支撑组件构成。实际上，每个单元连接支撑点到一个空间的固定点。该单元有平动和转动刚度，且为6*6刚度矩阵。第20页/共39页第二十页，编辑于星期六：十三点 五十五分。板壳单元 板壳单元用来模拟弹性墙、板和曲面壳 板壳单元具有膜（平面内）和弯

9、曲（平面外）刚度。在Perform-3D中，该单元最常用来模拟可变形的楼板。第21页/共39页第二十一页，编辑于星期六：十三点 五十五分。变形监测单元 用来提取单元变形，定义极限状态 Perform-3D允许用户定义单个组件的变形能力，所以用户可能想要监测单元的一系列变形，以定义相应的极限状态。 变形监测单元不增加结构的刚度，完全相当于应变测量计。有以下四个类型： 1、2节点应变监测 2、2节点梁转动监测 3、4节点墙转动监测 4、4节点墙剪切应变监测第22页/共39页第二十二页，编辑于星期六：十三点 五十五分。极限状态的设置 Perform-3D软件是同时用于非线性分析和基于性能的结构设计的

10、工具，而基于性能的设计需要用户定义性能目标，即对于非线性构件需要指定变形能力（Deformation Capacity），对于弹性构件需要指定承载能力（Strength Capacity），根据计算得到的需求能力比来判断构件或者结构所处在的性能水平。PerformanceLevel 根据用户需求定义组件属性的性能水准（参考FEMA356）Limit States 根据已定义组件的性能水准设置单元极限状态Limit StatesGroup 将极限状态分入相关同组，减少使用比数量，简化决策过程第23页/共39页第二十三页，编辑于星期六：十三点 五十五分。极限状态的设置 变形状态： 梁弯矩IO,LS

11、,CP 柱弯矩：IO,LS,CP 连梁弯矩：IO,LS,CP 墙混凝土受拉：IO 墙混凝土受压：IO，LS,CP 钢筋受拉：IO,LS,CP 钢筋受压，IO,LS,CP 强度状态： 连梁剪切强度：IO 柱剪切强度IO 剪力墙剪应变检测IO 。第24页/共39页第二十四页，编辑于星期六：十三点 五十五分。定义分组 空间模型，没有楼层的概念，所以要定义分组可以定位查看。第25页/共39页第二十五页，编辑于星期六：十三点 五十五分。定义层偏移 方便计算结果查看层间位移第26页/共39页第二十六页，编辑于星期六：十三点 五十五分。定义切割截面n 用于获取层剪力：注意选择单元组中，要选中需要的所有单元组

12、。n 如果要分开提取剪力，则需要定义剪力墙截面，框架截面，剪力墙+框架柱截面。第27页/共39页第二十七页，编辑于星期六：十三点 五十五分。工况定义：重力荷载代表值工况 重力荷载工况包括DL+0.5LL（节点荷载，单元荷载，墙荷载）第28页/共39页第二十八页，编辑于星期六：十三点 五十五分。工况定义：动力时程工况 地震荷载分析工况：需要建立地震波文件第29页/共39页第二十九页，编辑于星期六：十三点 五十五分。运行分析 总体信息：PDELTA效应考虑 ，质量源，阻尼（选瑞利阻尼）第30页/共39页第三十页，编辑于星期六：十三点 五十五分。计算结果提取 可查看结构总体耗能和各个单元组的耗能组成

13、第31页/共39页第三十一页，编辑于星期六：十三点 五十五分。计算结果提取 需要提取的数据 单个节点的时程位移（顶层位移时程曲线） 多个节点的最大位移（层间最大位移X，Y） 已经定义的层间位移角X，Y 已经定义的强度截面的楼层最大剪力 楼层最大剪力时程（基底剪力）第32页/共39页第三十二页，编辑于星期六：十三点 五十五分。计算结果提取 还可以查看某一个单元的某一段弯矩或者转角等参数的时程。第33页/共39页第三十三页，编辑于星期六：十三点 五十五分。计算结果提取：滞回曲线 选中单元组中的某一个构件，可以显示该构件的滞回曲线。第34页/共39页第三十四页，编辑于星期六：十三点 五十五分。计算结果提取：弯矩和剪力曲线 可以显示单个单元，也可以显示一列单元或者一组单元的弯矩，剪力时程或者包络图。第35页/共39页第三十五页，编辑于星期六：十三点 五十五分。计算结果提取：使用比 各个全部构件的最大变形与该设防水准变形的比值。不会太离谱，用于检查模型，如果差别过大，则可以考虑是性能水准问题，还是构件本构定义的问题。第36页/共39页第三十六页，编辑于星期六：十三点 五十五分。尚待解决的问题 1，设防标准问题，我们只能用塑性铰模