[ETE]Perform-3D与ETE在抗震分析中的应用

[ETE]Perform-3D与ETE在抗震分析中的应用

小编：李明

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【ETE教程】Perform-3D与ETE在抗震分析中的应用

PPT中有以下的主要内容：

[ETE]高层建筑结构中斜柱分析的基本方法

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【ETE教程】高层建筑结构中斜柱分析的基本方法


斜柱在超限高层建筑结构中出现越来越多。以下是技术分析总结
小编：李明

PPT有以下基本内容：
(1)超限报告中指出斜柱位置，斜率

(2)简化力学分析必不可少的

(3)注意斜柱对楼板会产生局部水平力

(4)进行考虑斜柱的楼板应力分析
(5)根据分析提出斜柱的加强措施
(6)斜柱及上下各一层的PMM分析

(7)抽柱模型中的柱子相关的内力

(8)进行斜柱节点的应力分析(ABAQUS,sap2000)


(9)根据应力云图进行局部加强措施设计
   （加强肋，环板，局部加厚等，如有需要）


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【ETE教程】高层建筑结构中斜柱分析的基本方法

【小记】有限单元法这本书是我的师弟崔济东博士的一本非常好的著作，是本很好的学习
笔记类型的教科书。如果学习有限元的小伙伴可以买来看看。崔博士花了好多心思在编程
重现理论的研究上，这个愉悦是有限元编程人员独有的。建议大家也来编一下小小的有限元
程序。崔博士的网站与公众号也推荐一下，在博文的最下面。

[书籍推介]有限单元法——编程与软件应用
《有限单元法——编程与软件应用》已于2019年1月由中国建筑工业出版社正式出版，
出版号：ISBN 978-7-112-22820-1。
 


本书是崔济东博士的第二本书，是一本介绍有限单元法相关原理、编程与软件应用的书。本书从基本单元的刚度矩阵推导出发，详细介绍了基于各种单元的结构有限元分析过程，同时分别给出了基于Matlab的有限元分析完整代码，并与SAP2000、midas Gen、Abaqus等流行有限元软件的分析结果进行对比。本书内容丰富，讲解详细，代码完整。
崔济东博士毕业于华南理工大学高层建筑结构研究所，研究方向为基于性能的结构抗震设计、结构弹塑性分析。目前就职于广州容柏生建筑结构设计事务所，任高等结构分析部程序开发组主管，主要从事复杂结构及超高层结构设计、分析与优化工作及结构软件研发工作，致力于建筑结构设计及结构有限元技术、计算机编程技术在实际工程中的应用。目前发表结构工程研究论文 10 余篇，已出版著作《PERFORM-3D 原理与实例》及本书——《有限单元法——编程与软件应用》。
有限单元法已成为工程分析和设计中必不可少的重要手段，各种分析和设计软件进行结构受力分析，莫不是以有限元法及相关原理为基础的。作为结构工程师，了解和掌握有限元法的基本原理及应用方法，是十分有用和必要的。崔济东博士在学习、工作的过程中，将学习有限元的成果加以归纳整理，形成此书，书中公式推导、编程源代码以及算例分析，均是作者倾心而作，希望能对有限元学习者提供有益的帮助。
本书分为四个部分，共11章：
第一部分为“弹性力学有限单元法基础”，包括第一章。本部分介绍弹性力学的基本公式及弹性有限元分析的一般步骤。
第二部分为“杆件有限元编程与软件应用”，包括第二至第五章。本部分主要介绍杆系有限元的编程方法与软件应用，具体包括2D 桁架单元、欧拉梁单元、剪切修正梁单元及Timoshenko梁单元。每一章介绍一种单元类型，在介绍单元原理的基础上，给出应用算例，并采用Matlab编程进行求解，同时在SAP2000、midas Gen或Abaqus中建立算例模型，最后将Matlab编程计算结果与软件计算结果进行对比和验证。读者可以在此基础上，很容易将书中的单元扩展为3D单元。
第三部分为“平面及实体有限元编程与软件应用”，包括第六至第九章。本部分主要介绍平面及3D实体有限元的编程方法与软件应用。每一章介绍一种单元类型，在介绍单元原理的基础上，给出应用算例，并采用Matlab编程进行求解，同时在SAP2000和midas Gen中建立算例模型，最后将Matlab编程计算结果与软件计算结果进行对比和验证。
第四部分为“综合分析专题”，共包括两章。本部分基于以上部分中的有限元基本原理进行延伸，介绍了模态分析和屈曲分析的基本原理，同样设计了算例，给出了Matlab编程计算代码，并与SAP2000和midas Gen两款软件进行结果对比。
        

囿于篇幅，不能在此处将书中内容详尽地呈现，
更多内容请前往www.jdcui.com查看或
关注微信公众号“Struct_journey”（结构之旅）。

【小记】此书是我的博士导师韩小雷教授的著作，集合了整个团队（华南理工大学高层建筑研究所）
十几年的成果于一书。这本书作为基于性能的钢筋混凝土设计与分析具有重要的意义，非常推荐各位
网友收藏与慢慢细读，在里面看看你能不能找到我的名字。

小编：王雨 同学

基于性能的钢筋混凝土结构抗震—理论研究、试验研究、设计方法研究与工程应用
《基于性能的钢筋混凝土结构抗震——理论研究、试验研究、设计方法研究与工程应用》
已于今年5月由中国建筑工业出版社正式出版，出版号：ISBN 978-7-112-23158-4 /（33240）。
 
本书是华南理工大学高层建筑结构研究所在基于性能的结构抗震设计领域的集大成之作，不仅丰富和完善了基于性能的钢筋混凝土结构抗震设计体系，同时也是广东省标准《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》的编制背景材料。
本书从理论研究、试验研究、设计方法研究和工程应用四个角度，全面深刻地阐释了什么是基于性能的抗震设计，以及如何将其应用于实际的工程设计中。该理论体系的研究，不仅为基于性能的研究领域带来重大突破，也为广大设计工作者提供了一套真正可行的方法。
华工高层所团队对基于性能的钢筋混凝土结构抗震研究已经持续了近30年，前15年在黑暗中摸索，走了很多弯路，同时也积累了一些经验教训，近15年逐渐形成了基于性能的钢筋混凝土结构抗震理论体系。本书主编，同时也是我的恩师，广东省著名的超限抗震专家韩小雷教授及其夫人季静教授，基于自身丰富的工程经验，多年来一直致力于将基于性能的结构抗震理论真正地落实于工程设计中去，让更多的设计工作者受益。作为华工高层所的一员，我很荣幸地参与了大部分工作，并见证了整个理论体系的发展、完善和应用。值得一提的是，基于其研究成果的标准——《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》将于今年9月1日起正式开始实施，专家评价，该研究成果总体上达到国际先进水平，关键技术达到国际领先水平！作为高层所的一份子，同时更是作为结构工程领域工作者的一份子，我有责任将该理论体系介绍给更多的人，希望本书能够对大家学习和研究基于性能的抗震设计理论有所裨益，同时也希望基于性能的抗震设计思想能够在全国范围内更多地应用到工程领域中去。
本书共十一章，分为4个部分，包括理论研究、试验研究、设计方法研究与工程应用：
1.理论研究
第1章在研究的基础上提炼出基于性能的钢筋混凝土结构抗震设计方法。
第2章从有限元法的角度,提出钢筋混凝土梁、柱、一字形剪力墙、T形剪力墙、L形剪力墙、工字形剪力墙的破坏形态划分准则和变形指标限值。
第3章通过所收集到的国内外钢筋混凝土梁、柱、剪力墙构件抗震试验结果,统计、回归出钢筋混凝土梁、柱、剪力墙的破坏形态划分准则和变形指标限值。
2.试验研究
第4章在第2、3章研究成果的基础上,针对影响构件破坏形态和变形指标限值的参数,设计了9个梁试件、12个柱试件、20个一字形剪力墙试件、12个T形剪力墙试件、12个L形剪力墙试件和20个工字形剪力墙试件,进行拟静力试验,得到了各试件的破坏形态和变形指标限值,直观地建立了钢筋混凝土梁、柱、剪力墙构件变形大小——构件承载能力——构件损坏程度的对应关系。
第5章通过第4章的试验结果,验证第2、3章的研究成果,并对第2、3章研究成果进行了修正,提出工程应用可接受的构件破坏形态划分准则和变形指标限值。
3.    设计方法研究
第6章提出改进的钢筋及混凝土材料本构模型、修正的构件宏观纤维模型,论述钢筋混凝土结构弹塑性分析基本原理;采用纤维模型对构件试验结果进行计算模拟;通过钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构以及框-剪力墙结构足尺模型的振动台试验结果,验证了所提出的修正纤维模型材料本构及其参数取值的合理性。
第7章通过美国、日本、欧洲等国强震观测台网收集了23万余条地震记录,进行统计分析,提出了与中国规范接轨的不同场地条件的6~10s地震影响系数曲线,完善了中国规范的地震反应谱。考虑中国规范对罕遇地震作用下特征周期增加0.05s的要求,对阻尼比为0.05特征周期为0.25s、0.3s、0.35s、0.4s、0.45s、0.5s、0.6s、0.7s、0.8s和0.95s的各类场地,选出与规范反应谱在统计意义上相符的强震记录,组成弹塑性时程分析的地震波库。
第8章根据中国现行规范设计了一批典型的钢筋混凝土结构,包括27个框架结构、27个剪力墙结构、27个框-剪力墙结构、31个框支剪力墙结构以及18个框-筒结构,采用第一章的设计方法对上述结构模型进行了性能化复核,展示了基于性能的抗震设计方法的可操作性和适用性。
第9章通过对比日本、美国、欧洲、澳洲、中国台湾、中国香港以及中国大陆现行规范在风荷载作用下结构变形控制准则,提出适用于我国规范体系的风荷载作用下结构刚度控制准则;通过对比美国与中国规范在地震作用下结构变形控制准则,提出适用于我国规范体系的地震作用下结构刚度控制准则。
4.工程应用
第10章通过八个实际工程应用案例,包括国内的6度、7度(7.5度)、8度(8.5度)设防区和国外的工程,展示本研究提出的基于性能的结构抗震设计方法的适用性和特色。
第11章对框架结构和剪力墙结构构件破坏形态进行预测。

全书目录如下：
 


 
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技术，拥有前瞻思想，并能够始终立于结构设计领域最先列。

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1)问题描述：
本例通过OPENSEES对一个剪力墙构件进行推覆(Push-over)分析，在这个过程中采用陆新征教授（清华大学）团队开发的分层壳单元进行分析。剪力墙通过ETABS进行单元划分与建模，最后通过ETO生成命令流进行分层壳的分析。以下是这个剪力墙构件尺寸的描述：构件高为6.0m，剪力墙的墙厚为200mm，墙宽度为1.5m。通过ETABS建模后的剪力墙如下图所示。剪力墙的顶部结点施加侧向力，作为推覆分析的侧向力模式。





以下是非线性壳元（分层壳）的截面定义：
section   LayeredShell  701  6  8  0.8  7   0.80  4  100
  4  100  7  0.80   8   0.8
以上参数代表：
分层壳截面编号为701，共有6层，分别如下：
第1层：8号材料，即0度钢筋网，厚度为0.8mm (配筋率为0.8%)
第2 层：7号材料，即90度钢筋网，厚度为0.8mm (配筋率为0.8%)
第3层：4号材料，即混凝土层，厚度为100mm
第4层：4号材料，即混凝土层，厚度为100mm
第5层：7号材料，即90度钢筋网，厚度为0.8mm
第6层：8号材料，即0度钢筋网，厚度为0.8mm
如下图所示。





知识点回顾：

（1）    介绍OPENSEES基于分层壳的剪力墙弹塑性分析
（2）    介绍了OPENSEES中的ShellDKGQ单元（陆新征教授研发）
（3）    介绍用于壳元非线性的多轴材料、单轴材料及截面的设置
（4）    介绍了材料PlaneStressUserMaterial的混凝土参数设置
（5）    介绍ETO显示结构剪力墙变形的方法

[OPENSEES]实例31_单元生死在分析当中的应用

【2019-07-01】DINOETO程序下载文件

[下载实例PDF]：点击下载此文件：实例30_单元生死在分析当中的应用
[下载实例文件]：点击下载实例文件

1)    问题描述：
本例以一个弹性壳体的平面内受力为例，在施加一定荷载后，拆除内部部分单元
后查看结构的反应。这个与实例30有所不同，采用的方法是单元生死的方法，也
就是在分析当中更新刚度矩阵的方法。该方法多用于施工模拟的分析。这个结构
构件尺寸的描述：构件为一个长度为6米，高度为3.5米的300厚剪力墙构件。承受
均布的竖向荷载，在施加荷载后，拆除剪力墙中间的一些单元，观察拆除后的结构变形。

剪力墙在ETABS中的建模

OPENSEES程序中的生死单元方法设置：
第1步，保证荷载不变的情况下进行，用到LoadConst命令。
第2步，施加一个空荷载
第3步，进行分析设置
第3步，删除要拆除的单元（死单元）
第4步，删除掉拆除相关的多余节点（锁死这些节点的自由度）
第5步，然后运算分析

 

注意：在删除了32号、50号、31号、49号单元后，这四个单元共点的67号结点，必须锁死，如果没有锁死，代表该结点悬空，无任何结构构件支承该点，对于该点需要进行删除操作，但是一般的删除操作即( remove node 67 )，需要把记录这个结点变形的recorder也去掉，这个会使整个后处理变得麻烦，所以本算例采用锁死，即 fix 67 1 1 1 1 1 1 去实现结点锁死，这样后处理就相对容易。
 

OPENSEES结果结构最后变形图

OPENSEES中每步拆除单元后的结构变形过程 

知识点回顾：

（1）    介绍OPENSEES的单元生死的功能
（2）    介绍OPENSEES的操作单元生死的技术要点
（3）    介绍OPENSEES采用壳元分析的要点
（4）    对剪力墙进行保持荷载后的拆除单元分析

【小记】长年忙于工程界，半心想回教育界

2019年5月28日，收到华南理工大学土木交通学院邀请，参加了华南理工大
学的行业专家上讲台计划，该计划就是請各行业的专业工作者给研究生上课，给研
究生上一些结合大学知识与更多的社会实战经验，很荣幸能给母院的研究生上这么
一课，我准备的内容是，结构智能化设计的初探，畅谈智能化在结构建模，分析与
设计上的一系列应用，以后的工程处处是挑战处处是机会。

知识点回顾：

（1）介绍OPENSEES的塑性铰纤维单元在弹塑性分析的应用
（2）对于塑性铰单元与普通纤维单元的计算结果
（3）介绍塑性铰纤维单元的各个参数
（4）介绍ETO显示结构变形动画的方法

[OPENSEES]实例29_框架结构拟倒塌试验分析

[下载实例PDF]：点击下载此文件：实例29_框架结构拟倒塌试验分析
[下载实例文件]：点击下载实例文件
更新时间：2019年07月04日

问题描述：
本例以一个四层的框架为基础，进行一个（爆破后）的拟倒塌试验，即某个柱子失效后结构在重力荷载作用下整体响应，也称为抽柱法。以下是这个结构构件尺寸的描述：结构共四层，层高为3米，柱子尺寸为500x500，梁构件尺寸为300x600。轴网区格尺寸为X方向6米，Y方向6米。通过ETABS建模后的结构如下图所示。混凝土楼板厚度为250mm，楼板上的恒载与活载共同考虑为8.5kPa，不考虑结构自重。本算例会抽掉一个角柱进行静力弹塑性分析。

 

 

 

 抽柱分析法的要点在于把原来柱子的构件支承条件变成外荷载的支承条件，通过
减少该柱子的竖向反力，模拟这个柱子被抽走后的结构响应（内力重分布）情况。
示意图如下图所示。分析步骤如下
（1）通过全模型计算得到在外荷载DL工况下，角柱的反力P。
（2）建立结构弹塑性模型，不建角柱，施加向上的点荷载P反力。另外其它梁板
构件施加重力荷载g。
（3）在重力荷载g与反力P的共同作用下，抽柱点的位移与全模型是一样的。基
本没有竖向位移。
（4）在梁板荷载g恒定不变的情况下，分步减少反力结点荷载P，从100%P慢慢
减少到0，这个是一个弹塑性的分析过程 ，可以观察抽柱点的竖向位移与P值的关
系，如果P值没有明显变化的情况下，抽柱点的竖向位移突然变大，证明构件倒塌。

 知识点回顾：
（1）    OPENSEES中采用纤维模型进行拟倒塌的分析
（2）    介绍简单的抽柱法的拟倒塌分析方法。

[下载实例PDF]：点击下载此文件：实例28_带防屈曲支撑的钢结构低周往复分析
[下载实例文件]：点击下载实例文件
更新时间：2019年01月05日，编辑助手：林哲

问题描述：
本例一个带防屈曲支撑的钢结构的低周往复分析实例，与前面的实例8有类似。在钢结构（弹性假定）中设置一组防屈曲支撑构件，考察构件在一定重力荷载作用下，在低周往复荷载作用下，防屈曲支撑如何帮结构进行能量耗散的整个力学过程。实例为两层带支撑的钢框架结构，框架及支撑截面如下图所示，无楼板，所有梁截面均为H300×300×35×12，所有柱构件均为H300×300×35×35，防屈曲支撑等效弹性截面为H400×400×20×20。如下图所示。梁构件施加12KN/M的线荷载作为初始荷载，侧向力分布为倒三角分布。结构层高3000，柱网为6000X6000.

 

 知识点回顾：
（1） OPENSEES中采用纤维模型去建造弹性单元 
（2） OPENSEES中采用纤维单元去模拟BRB（防屈曲支撑）构件
（3） OPENSEES中输出杆系内力与截面变形的方法
（4） 通过OPENSEES去绘制构件的应力-应变关系。

 

[Dino工程]大连朗廷酒店B栋塔楼结构设计

WSP服务类别：结构设计顾问(包施工图设计)
开发商：朗城房地产开发（大连）有限公司
合作单位：中国建筑东北设计研究院
建筑方案公司：ROCCO香港

建筑效果图

工程概况：

大连东港朗庭酒店综合发展项目是一个集酒店、公建式公寓、会所及餐厅为一体的综合建筑。项目位于大连市东港区人民路的东南侧。项目设为4层地下室。项目的塔楼部分由5部分组成，分别是酒店T栋塔楼(299.5米)、A1塔楼(123.9米)、A2塔楼（78.75米），B、C栋塔楼（193.6米）及D栋塔楼（高度91.1米），如下图所示。每个部分通过结构设缝分开。其中T栋、B栋、C栋及A1栋塔楼属于超限高层建筑结构，需要进行超限审查。

结构形式及特点：

（以B栋塔楼为例）B栋塔楼结构高度193.6米，共计59层，有4层地下室。塔楼体型属长方形，结构Y方向的高宽比为8.92。根据工程特点，从建筑功能，结构抗震性能、工程造价及施工进度等多面综合考虑，塔楼采用钢筋混凝土框架核心筒结构，部分框架柱采用型钢混凝土柱进行加强。底部加强区及中部加强区的剪力墙中配筋部分钢骨。底部框架柱采用型钢混凝土柱，上部为纯混凝土柱，截面尺寸从底部的1.3mx2.0m，逐步减少至顶部的900x1500，柱混凝土等级均采用C60等级。塔楼两侧设置带巨型端柱的剪力墙，剪力墙厚度底部为800mm逐步减少至顶部的400mm。底部框架柱及剪力墙的暗柱采用型钢混凝土柱，采用双十字钢骨，如图所示，最大钢板厚度采用45mm，钢材料用Q345GJ。塔楼内部为双核心筒，核心筒尺寸为8.8m x 12.0m，核心筒外墙厚度为1000mm，逐步减少至顶部为400mm。核心筒四个角部墙肢设置有钢骨。

 

结构立面与平面图

 

转换桁架模型

塔楼风洞试验图（BMT公司试验）

连体的巨型钢桁架设置在30层，采用巨型钢桁架承受所有上部楼层的重量，如图2看所。27~28层采用吊装钢框架，两层重力荷载通过吊杆传递给巨型钢桁架。钢桁架的局部大样示意图如图3所示。桁架的高度为5.5m，内桁架的上弦截面为工字钢900X1500X100X70(x2), 下弦截面为工字钢900x800x100x70(x2)，外桁架的上弦截面为箱形截面1400x1400x70，下弦为箱形截面800x900x50.

2011年在北京完成超限审查。

 

Dino Chen 论文汇总帖---最后更新时间:2019-01-01

[01].   基于纤维模型的CFRP布加固混凝土柱有限元分析，《工业建筑》增刊
[02].   基于OpenSees的预应力混凝土构件弹塑性分析，《工业建筑》增刊
[03].   The Research of Time-History Response Analysis of Floor Vibration Based on Simulation of Group Walking，《2008建模、计算、仿真、优化及其应用学术会议》(indexed by ISTP)
[04].   高层建筑结构风振时程分析及风速时程生成软件编制技术研究，《华中科技大学学报(城市科学版)》
[05].   基于OpenSEES的剪力墙低周往复荷载试验的数值模拟，《华南理工大学学报(自然科学版)》(indexed by EI)
[06].   OpenSEES的剪力墙宏观单元的研究，《世界地震工程》
[07].   足尺寸钢框架弹塑性动力试验数值模拟，《地震工程与工程振动》
[08].   基于人群行走仿真的楼板振动分析方法及反应谱公式推导，《建筑科学》
[09].   Dynamic Inelastic Numerical Simulation for a Shaking Table Test of a Full Scale Steel Moment Frame Structure based on OpenSEES，《14WCEE Proceeding》
[10]. Numerical Analysis of Cyclic Loading Test of Shear Walls based on OpenSEES，《14WCEE Proceeding》
[11]. Research On The Seismic Design Of Transfer-Storey Structures Based On Philosophy Of Capacity Design Under Severe Earthquake，《14WCEE Proceeding》
[12]. 基于SAP2000的复杂筏板基础分析与设计，《建筑结构_副刊_技术通讯》
[13]. 基于风洞试验的超高层建筑结构风振时程分析方法研究，《广东土木与建筑》
[14]. 基于纤维模型的超高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析及工程应用，《建筑结构》
[15]. 人行天桥振动时程分析方法的研究，《钢结构》
[16]. 钢管混凝土巨型斜交网格筒中筒结构非线性分析，《地震工程与工程振动》
[17]. MIDAS/Gen在温度效应分析中的应用，《建筑结构_副刊_技术通讯》
[18]. E-Defense振动台试验预测性分析比赛的研究综述，《世界地震工程》
[19]. 基于概率和位移的框支剪力墙结构抗震性能评估方法，《地震工程与工程振动》
[20]. 粘滞阻尼器在连体高层结构中的抗风减振效果分析，《土木建筑与环境工程》(indexed by EI)
[21]. 中洲中心观光门架抗震性能分析，《建筑结构学报》(indexed by EI)
[22]. 基于网络的结构协同弹塑性分析方法的研究，《计算力学学报》(indexed by EI)
[23]. 基于宏观单元的结构非线性分析方法、算例及工程应用，《第18届全国结构工程学术会议》《工程力学》(indexed by EI)
[23]. 剪力墙宏观单元研究与低周往复荷载试验数值分析，《2009年全国土木工程博士生学术会议论文集》
[24]. Research Summary on Long-Span Connected Tall Building Structure with Viscous Dampers，《The Structural Design of Tall and Special Buildings》(indexed by SCI)
[25]. Dynamic Experiment and Numerical Simulation of a Full Scale Steel Frame with Viscous Dampers，《2009 IJSSD Proceeding》
[26]. Seismic Performance analysis of wenchuan hospital structure with viscous dampers，《The Structural Design of Tall and Special Buildings》(SCI收录)  
[27].珠海天朗海峰超限高层建筑结构设计，《建筑结构》
[28].中洲二期观光门架结构设计，《建筑结构》
[29].剪力墙非线性宏观单元的研究与单元开发，《工程力学》(indexed by EI)
[30].高层钢-混凝土组合门式结构消能减震体系模拟地震振动台试验研究，《振动与冲击》(EI收录)     
[31].不同模型对足尺钢框架振动台试验模拟的影响，《地震工程与工程振动》
[32].三种非线性梁柱单元的研究及单元开发，《工程力学》(indexed by EI)
[33].汶川县人民医院带粘滞阻尼器结构耗能减震设计 ，《广东土木与建筑》
[34].盛德大厦改建工程抗震性能研究 ，《建筑结构》
[35].Fiber Element Based Elastic-Plastic Analysis Procedure and Engineering Application ，《EASEC-12, Hong Kong 会议论文》(EI收录)
[36].Research on Deformation Limit State of Reinforced Concrete Shear-Walls，《Advanced Science Letters 会议论文》(SCI收录)
[37].高层住宅基础优化设计实例，《广东土木与建筑》

[博客]dinochen.com_2019 祝大家新年快乐

DINOCHEN.COM 陈学伟的博客， 及DINOSTRU 微信公众号 DINO结构笔记
祝各位朋友2019年新年快乐，健康进步。今年又是猪年了，也就是DINOCHEN.COM
开业12周年，谢谢大家这么多年来的支持。借此机会，DINOCHEN.COM的版面
将会进行大改版，增加一些博客内容分类。将在此帖下面公布，谢谢大家的支持。



2019年对DINOCHEN.COM【陈学伟的博客】网站进行了美工大修改，
LOGO更大号一个了，更适应手机与平板电脑的浏览习惯了。全部目录
页面进行了重新的归并，主要为【日志】【论文】【研究】【工程】
【公开课】【插画】【OPENSEES专题】及【ETE专题】还有一个功能区
就是【留言板】重新设计了美工。

右边的功能栏也进行了修改，重点修改了【信息】增加了我的视频频道
【朋友的博客】与【超链接】主要是友情链接的管理，大家有需要可以发邮件
给我。 新版的DINOCHEN.COM如下图所示。


这个是新改版（美工大修改）后的留言板，头像采用【机器人头像】系列。

【记录一下】2019-01-08的访问人次是 6976168 次

[OpenSEES]基于OPENSEES的桥梁设计小游戏 BRIDGE GAME
副标题：这是一个基于OPENSEES的力学游戏，通过游戏学习桥梁结构
桁架结构，适合大学的结构设计比赛与概念讲解，可以生成动画，以下动画
均为BRIDGE GAME中生成。现在这种游戏在APP中有很多，往下有介绍。

游戏的安装：
游戏分3个部分：
(1) 【ActiveTcl8.5.11 （需要安装，安装完才可以运行OPENSEES）
(2) 【OPENSEES v2.2.2  （不需要安装）
(3) 【OPENSEES BRIDGE GAME】游戏程序 （不需要安装，程序与OPENSEES.EXE
放在根目录任意文件夹内，如D:\GAMES\，即可以运行了）。

下载文件为：
           点击下载此文件:ActiveTcl8.5.11  (需要安装)
           点击下载此文件: OPENSEES BRIDGE GAME 桥梁结构游戏
           点击下载此文件:桥梁基于OPENSEES进行分析的源文件TCL文本 CO.TCL

 【小记】由于最近又在开始研究OPENSEES的东西，所以又被OPENSEES这一种基于
TCL语言的简洁而又好用的程序而感动，之前开发了一款可以做结构拓扑优化的小游戏
以下是相关的链接。那么这次我们就做一个刚架桥的设计小游戏吧。

【[OpenSEES]结构优化力学游戏 BLOCK STRU GAME】

第一次玩【桥梁设计小游戏】是在陆新征老师的网站上下载的，觉得是游戏与结构设计结合得比较好玩的东西，
这个是相关的链接
【开发者是 ALEX AUSTIN 的 桥梁设计小游戏】点击下载此文件

那么现在这种桥梁的小游戏在手机APP上也有很多的，如下图所示




这个程序与【BLOCK STRU GAME】一样，把以前复杂的结构图形化建模过程简化，在画面上直接画线成桥，通过设计桥梁使小车通过。移动鼠标就可以了画了，不需要ETABS,SAP2000,AUTOCAD这些东西建模，随便画出一个结构，然后运行一下，看看小车过桥的动画，足够建立结构概念了。希望这个小程序能成为进入结构行业学生必备小游戏。




桥梁设计游戏【BRIDGE GAME】的界面

游戏的操作指南：

（1） 点击【START GAME】开始游戏，清空了屏幕，你可以开始画出你想设计的桥梁

（2） 点击【DRAW TRUSS】代表你可以开始建立构件了，你只需要在格子上点上构件的开始点与结束点，程序就会生成钢构件了。

（3） 点击【Delete TRUSS】，代表你可以删除你画错的构件，你只需要在构件的中点，点一下，构件就消失了。

（4） 完成你的作品以后，你就可以点击【ANALYSIS】，程序就启动OPENSEES对桥梁进行计算。

（5） 计算完成后，程序的正下方会显示用钢量与最大竖向位移，供小伙伴们参考，看看谁设计的桥用钢量最少，刚度最大.

（6） 最后，点击【ANIMATION】就可以显示动画了，动画就是一个老司机驾使小车飞跑而过，看看桥梁的变形怎么变化。动画有利于结构工程师建立结构变形的直觉，有利于培养结构思维。

（7） 通过这个游戏，大家可以互相挑战，对比用钢量与结构变形，看看谁设计的桥最强。以下抛个砖，展示一些常见的桥梁结构的动画

 

游戏的原理：
（1） 游戏设计的原理很简单，开发一个“格子小画家”功能，将每个区格的交点都可以是钢结构的节点，通过画线生成构件，最终生成结构信息如结点，单元，约束。
（2） 然后把结构信息生成OPENSEES的输入文件TCL文件。每次生成的TCL就存在CO.TCL文件中，最下方有TCL代码的示例。
（3） 在OPENSEES的输出文件在记录结构的位移信息，把位移最终导入图形界面中。
（4） 对竖向位移求最大值，对用钢量进行统计，最终评估是否为最优结构方案。

桥梁游戏的桥梁动画(4组)：


            

游戏的安装：
游戏分3个部分：
(1) 【ActiveTcl8.5.11 （需要安装，安装完才可以运行OPENSEES）
(2) 【OPENSEES v2.2.2  （不需要安装）
(3) 【OPENSEES BRIDGE GAME】游戏程序 （不需要安装，程序与OPENSEES.EXE
放在根目录任意文件夹内，如D:\GAMES\，即可以运行了）。

下载文件为：
           点击下载此文件:ActiveTcl8.5.11  (需要安装)
           点击下载此文件: OPENSEES BRIDGE GAME 桥梁结构游戏
           点击下载此文件:桥梁基于OPENSEES进行分析的源文件TCL文本 CO.TCL

[OPENSEES]视频教程_框架结构静力弹塑性分析

OPENSEES视频教程 首发平台为 【技术邻】

https://www.jishulink.com/college/video/c12073

视频平台【腾讯视频】
连接：https://v.qq.com/x/page/h0816b20rwj.html








【小记】本算例介绍一个框架结构的静力弹塑性分析的整个过程 ，主要介绍怎么样在ETABS进行初步建模，在ETO转换模型及最后在TCL代码的修改，完成整个弹塑性的分析，有以下的知识点，需要掌握：

（1）如何在ETABS进行建模
（2）指定非线性截面给梁柱构件
（3）转换成ETO及OPENSEES模型时的注意点
（4）重力荷载的计算及侧向荷载模式介绍
（5）如何修改记录RECORDER的命令流
（6）如何显示PUSHOVER变形
（7）理解OPENSEES中构件的截面夹角法向量的指定



点击下载此文件:Lec04_实例计算参考TCL与ETABS模型文件

为了庆祝10月10日（十月十日）萌萌节，这周挑战我们就造一个WALLE吧
这一次做一个可以采用红外遥控走动的机器人，
参考迪士尼的机器人瓦力（Wall-E）进行设计，如图所示。

WALLE机器人是DINO-ROBOT系列中采用ARDUINO板进行控制，
采用ARDUINO控制电路的机器人。
这次还是与以前一样简单粗暴，
不过这次采用了一个小的ARDUINO板及2个小黄机去控制运动的轮子（轮子也是3D打印）。

与以往的风格一样，这个装置用到arduino电子析以及L293N电机控制板、会基本电路就可以安装了。材料如下：
(1) 4个 1.5V的电池与电池盒，用来给舵机供电
(2)1个9V的电池给ARDUINO供电
(3) 1个ARDUINO MINI 板，需要很小的尺寸要装在盒子内
(4 )2个小黄电机
(5) 电焊铁，电线及热融胶枪
(6) 小型开关2个,一个用来打开ARDUINO板，
一个用来打开舵机电池
(7) 电线若干。其它就是用3D打印机打印。
(8) 一个L293N电机控制板。
(9) 一个红外线接收头
(10) 一个红外的小遥控器。

材料就是相对多一点，经过训练的小学生都能做这个小型装置。
注意，由于只采用2个电机，没有复杂电路。

第1步，在3DSMAX设计出可爱的WALL-E机器人外型。其实机器人分两个部分，可以走动
的方形盒子身子（包括轮子），以及只是装饰作用的头部及手组成。如下图所示

最后电子电路图如下图所示。

第2步，在3DSMAX将不同颜色不同部分的组件分别排版，为了第三步的打印。

分开不同的颜色

第3步，对构件进行粘合，采用热融胶枪连接部件，如下图所示。

活动的电机用热融胶固定在身体的盒子内，电池盒是机器人的背包，9V电池与ARDUINO板放在盒子内部。全部采用热融胶后如下图所示。头部与盖子相接，轮子外面有一个像坦克履带的盒子保护。

第5步，对ARDUINO板写入代码，这个代码就是就是ARDUINO板舵机简单代码，如下图所示。

【点击下载你需要的arduino代码文件】
点击下载此文件: wall_e_arduino.rar

第6步， 测试装置，打开开关，它就开始待命了，然后按一下上(2)下(8)左(4)右(6)中(5)，分别控制它前进、后退、左转，右转及停下来，它就是不断的呆萌的走来走去了。

 

 

[OpenSEES]结构优化力学游戏 BLOCK STRU GAME
副标题：这是一个基于OPENSEES的力学游戏，通过游戏学习结构

游戏的安装：
游戏分3个部分：
(1) 【ActiveTcl8.5.11 （需要安装，安装完才可以运行OPENSEES）
(2) 【OPENSEES v2.2.2  （不需要安装）
(3) 【BLOCK STRU GAME】游戏程序 （不需要安装，程序与OPENSEES.EXE
放在根目录任意文件夹内，如D:\GAMES\，即可以运行了）。

下载文件为：
           点击下载此文件:ActiveTcl8.5.11  (需要安装)
           点击下载此文件:BLOCK STRU GAME 方块结构优化游戏

【小记】最近拓扑优化成为了研究的热点,很多拓扑优化的软件,理论及高层应用也相继出来。那么什么是拓扑优化呢，简单而言，就是做一个结构，把没用的（应力小的或者对位移贡献不大）的块体扔掉，最后余下一个骨架，骨架上的每个部分都很重要，这大概就是拓扑优化的原理。

 
最近我又开始拿起OPENSEES的书看看，然后有一天突发其想，我就想用OPENSEES的计算核心加上一点简单的图形前后处理，制作一个“小画家”一样的程序，屏幕上的每一个格子都可以像“小画家”一样移动鼠标就可以了画了，不需要ETABS,SAP2000,AUTOCAD这些东西建模，随便画出一个结构，然后运行一下，看看位移，发现有余量，再涂点一点再看看位移，如此循环就是人肉的拓扑优化了。然后我又想，为什么不把它做成一个游戏呢，那么最后我就把这个小工具做成游戏。初始先设计成5个关。

 
游戏【BLOCK STRU GAME】的界面
游戏的操作指南：
（1） 点击选关，如【LEVEL2】.
（2） 如上图所示，红色是荷载加载区（荷载是点荷载、方向为向下）。蓝色区为约束区，约束为全约束，你的结构构件一定要连接红区与蓝区。
（3） 点击画笔，有粗细可以选择，然后在格子区绘制你的结构【DRAW STRU】  
（4） 如果你发现画多了或画得不对，你可以点击橡皮擦【ERASE STRU】 ，然后在图上擦去。
（5） 画成你的结构以后，点击【ANALYSIS】 ，游戏就会对你的结构进行评分
（6） 通过原则只有一条：竖向位移要少于某个限值，如下图所示，如果超过就GAME OVER要重新设计，可以点【MODIFY】 重新设计。
（7） 如果设计通过，游戏会给出一个分数，如下图是1675分(第2关)。比赛没有结束，你可以把分数截图下来，然后通过微信向某人发起挑战，或者在以下评论区留下你的分数，记得保留截图，我没有开发保存功能（呵呵）。大家可以互相挑战。

 

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【DINO爱编程】六边形手表问题编程搞定

【腾讯视频】https://v.qq.com/x/page/c0812be3ri7.html







节选于《500个逻辑游戏》书上170页

问题的描述：


要解决这个令人难以置信的法拉比奥手表比赛，你要做的就是将六边形手表面上从1到12
这几个数字重新排列，使每个边上的3个数字相加的结果等于22。如果解答出来的人不止
一个，那么法拉比奥史弟将宣布“结束营业大减价”

【求解程序的源代码】点击下载此文件：Watch_problem.rar

[OPENSEES]视频教程_单构件静力弹塑性分析

视频平台【腾讯视频】
连接：https://v.qq.com/x/page/y0811zulhp9.html

【小记】本算例介绍单柱（混凝土柱）的弹塑性分析的整个过程 ，主要介绍怎么样在ETABS进行初步建模，在ETO转换模型及最后在TCL代码的修改，完成整个弹塑性的分析，有以下的知识点，需要掌握：

（1）如何在ETABS进行建模
（2）指定每个节点的约束条件
（3）转换成ETO及OPENSEES模型时的注意点
（4）恒定荷载与变化荷载（位移控制）的指定
（5）如何修改记录RECORDER的命令流
（6）如何显示变形
（7）如何增加锁死恒载的命令流  loadConst 0.0



点击下载此文件:Lec03_实例计算参考TCL与ETABS模型文件

OpenSEES教程读者活动_中秋彩蛋

为了感谢所有购买正版本图书的读者，以下是OPENSEES这本教程的中秋节彩蛋