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免费版本2014-09-06
ETABS TO PERFORM-3D
Author: dinochen1983
Time: 2023-12-31
[小记]金土木公司在2008年推出了CKS Detailer软件,帮助大家解决ETABS在工程上的应用问题。其实早在2007年4月,我在华工的高层建筑结构研究所就开发了类似的程序ETABS TO ENGINEER V1.0,当然比起专业公司当然是比较简单的。程序是内部使用,未商业化,做得比较粗糙,现简单介绍一下软件的功能,软件还在应不断的工程设计需求在不断更新的。
目前能够实现的功能有限,如打印ETABS的计算配筋量图纸,荷载图纸,模板构件尺寸图纸等。这些大大方便了在超限工程中的出图,平时只是PKPM的软件能出图,ETABS出图比较烦,现在有了DINOETE,可以像PKPM一样出图检查,打计算书。
DinoETE_Etabs后处理
Author: dinochen1983
Time: 2023-12-27
ETABS to ABAQUS
ETABS to ABAQUS
Author: dinochen1983
Time: 2023-12-09
预览模式: 普通 | 列表

小编:周新显 同学。
《基于性能的超限高层建筑结构抗震设计——理论研究与工程应用》已经由中国建筑工业出版社正式出版,出版号:ISBN 978-7-112-15373-2 /(23474)。先上封面:

该书是华南理工大学高层建筑结构研究所十年来在基于性能的抗震设计领域的研究成果的结晶,汇集了高层所教授和历届优秀学子的心血和努力,是一本介绍建筑结构抗震性能设计方面具有前瞻性和先进性的著作。该书主编为广东省著名的超限抗震专家、广东省超限抗震委员会委员韩小雷教授及其夫人季静教授。全书反映了韩小雷教授有关基于性能的抗震设计方面的思想,十年来不断完善和发展。十年来,韩小雷教授团队始终引领者广东省乃至全国在基于性能的抗震设计领域的发展并在工程应用中不断向前推进。
值得一提的是,华工高层所团队出具的抗震超限分析报告的多个版本被华南地区多家设计分析单位引用和借鉴,并多次获得容柏生院士、魏琏教授、方小丹教授为组长的超限审查专家组的好评。这既是对高层所研究工作的肯定,也客观证明了高层所近十多年理论研究方法和思路及工程应用的正确性和适用性。
很荣幸,作为华工高层所的一员,我有幸参与了其中的大部分工作,亲身见证了该书涉及内容不断丰富和完善的过程。该书成书的过程,也伴随着我在高层所学术领域的成长。时至今日,该书成功付梓,我想我更有责任将书中的主要内容首先呈现给大家,以飨读者!
该书分为两部分:第一部分为理论和试验研究部分;第二部分为工程实例部分。
第一部分首先介绍了基于性能的结构抗震设计理论与方法的历史与发展以及华工高层所在基于性能的结构抗震设计方面取得的最新成果——有关构件变形性能指标的最新成果,该成果作为基于性能的结构抗震设计的基础指标,能够有效地对弹塑性分析得到的构件变形和内力分析结果进行客观的评估,以得到构件的抗震性能水平,进一步得到整体结构的抗震性能评估结果。这一抗震性能分析思路与国内其他学者在基于性能的结构抗震方面的思路有着根本上的区别。其他学者在基于性能的抗震性能分析方面,多着眼于结构抗力角度或者宏观位移分析角度考虑,其在应用方面具有较大的局限性,缺乏系统深入的说服力。从构件性能分析得到整体结构性能评估,并结合宏观位移分析,从构件到结构,从部分到整体全面地评估结构性能的思路在应用具有无可比拟的方便性和可操作性,分析结果更具说服力和系统性。
该书第一部分同时深入阐述了基于能力设计原理对转换层结构的抗震性能和双肢剪力墙极限承载力分析方面的研究成果,并从多种不同角度探讨高层建筑结构楼层侧向刚度的控制准则和控制方法。试验研究部分的内容为针对具体的工程案例进行的试验对比研究,其内容可以参照工程应用部分的相应案例进行理解。
超限高层建筑结构的分析和应用除了试验研究,同样离不开大型复杂有限元分析软件数值模拟分析的配合。因此,第一部分的第五章节详细介绍了高层建筑结构基于性能的分析方法在OpenSEES平台、Perform-3D平台上的应用研究和深入开发。本人的博士学位论文即使基于OpenSEES平台的二次开发,顺便在这里推荐一下我的最新成果:OpenSEES全部实例已经完成,欢迎大家下载学习交流,顺便感谢一下林哲师弟,是林哲师弟的辛苦工作,才顺利帮助我及早完成实例教程的编制。言归正传,书中具体而详实地介绍了两个软件平台的理论内容和具体应用。
该书的第二部分深入详实地介绍了基于性能的抗震设计思想在九个超限工程中的应用研究成果。几个工程实例分别从涵盖了新建、改建、续建、特殊超限建筑结构抗震分析和设计的四个领域,针对每个领域具体的工程案例在超限分析中需要进行的工作都给出了全面的介绍。即使没有过超限分析经验的工程师仿照上述案例的分析过程都可以基本完成超限工程的分析工作。大家都知道,常规的设计对于绝大部分工程师,已经没有困难,而超限分析则是结构工程设计领域的一颗明珠,对很多设计师而言,是渴望而不可及的领域。谁拥有了这项能力,谁就在日益激烈的结构设计市场上拥有了牢固而强大的竞争力。该书的出版,让超限工程分析对广大工程设计分析人员不再是陌生的课题。对于希望能够完善自身的超限分析能力的工程师,是一本不可多得的好书。
需要说明的是,限于篇幅有限,书中不可能将超限分析的所有工作全部展开,但是包含了超限分析过程中所有关键步骤,对理解和把握其精要是非常有益的。所幸的是,我有幸参与了工程应用中的多个工程,并对其他的大部分工程都较为熟悉,对其中的内容和过程都记忆深刻。大家在阅读书中实例中遇到的迷惑和困难,可以直接与我交流,我会本着知无不言言无不尽的诚恳态度为大家详细解答,希望该书能够对大家学习和研究基于性能的结构抗震思想有所帮助,同时为我国基于性能的结构抗震思想的发展做出应有的贡献。
新的国家规范已经初步引入的基于性能的思想,因此基于性能的思想必将在中国的结构设计领域被广为接受并具体应用。掌握该思想,你将始终站在结构领域的前沿,并拥有解决复杂结构问题的强大能力!

[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例18_框架剪力墙结构推覆分析
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1)问题描述:
本例主要介绍在OpenSees中对框架-剪力墙结构进行Push-Over分析的方法。如下图所示,一13层的框架-剪力墙结构,各层层高均为3 m,混凝土采用C35,钢筋采用HRB400,梁截面为B300×500,柱截面为C500×500,墙厚300 mm,楼板厚度为100 mm,附加恒荷载DEAD为3 kN/m2,附加活荷载LIVE为2 kN/m2,重力荷载代表值组合为1.0×DEAD+0.5×LIVE。

6)知识点回顾:

(1)框架-剪力墙结构杆系模型在ETABS中的建模方法;
(2)OpenSees中考虑楼层高度影响侧力模式下的推覆分析;
(3)基底剪力-顶点位移曲线转换为ADRS格式的能力曲线的方法;
(4)需求曲线及性能点的确定方法。




[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例20_带隔震的框架动力分析
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更新时间:2013年05月09日,编辑助手:林哲

1)问题描述:
本例主要介绍带隔震支座的框架结构在OpenSees中进行动力分析的方法。一带隔震支座钢筋混凝土框架结构的布置如下图,沿X向和Y向均为两跨,跨度分别为4 m和5 m,共12层,首层层高为3.5 m,其余层高均为3 m;所有梁截面均为250×450,所有柱截面均为450×450;楼板厚度为250 mm,均布恒载和活载分别为2.5 kN/m2和2.0 kN/m2。
注:主要采用的零长度单元(Zero Length Element)与equal Dof的命令流。




2)知识点回顾:
(1)SAP2000使用Rubber Isolator连接单元分析隔震支座的实例;
(2)OPENSEES采用zeroLength单元模拟隔震支座
(3)OPENSEES采用EqualDOF锁定自由度。


[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例16_桥梁多点激励动力分析
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更新时间:2013年05月03日,编辑助手:林哲

1) 问题描述:
本算例通过一个大跨度的桥梁例子,讲述在OPENSEES实现多点(异步,或者称行波效应)的激励的建模及分析方法。同样,也是采用ETABS作为建模的工具。
如下图所示,一桥梁结构跨度125 m,桥拱顶部高度32.5 m,其它具体尺寸参见ETABS建模部分。由于桥梁跨度较大,需要考虑行波效应,本例采用OpenSEES对桥梁结构进行多点激励下的弹性时程分析。
注:所谓行波效应,就是一个建筑或结构物跨度太大,地震动由于传播到不同的基点所需要的时程不同而产生的激励效应。地震波的传播的速度按照土层或岩层的剪切波速,为了使算例更有代表性,在125m的跨度上,按2s的时间差作为行波输入的时间差。



2)知识点回顾:
(1)SAP2000多点激励时程分析的方法;
(2)基线调整,基底位移时程,行波效应等概念介绍;
(3)OpenSEES中梁柱单元与壳单元耦合建模;
(4)OpenSEES中多点激励时程分析;
(5)OpenSEES中SparseSPD算法的应用。



[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例15_预应力梁弹塑性分析
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更新时间:2013年05月03日,编辑助手:林哲

实例15  预应力梁弹塑性分析
1)问题描述:
本例主要介绍采用OpenSEES对预应力钢筋混凝土梁进行弹塑性分析的方法。一有粘结预应力钢筋混凝土简支梁,跨度24 m,截面600×1600,混凝土采用C40,非预应力钢筋采用HRB400,底筋配筋面积为7850 mm2,预应力筋极限强度标准为1860 MPa,面积为2732 mm2,张拉控制应力为792 MPa,预应力损失为200 MPa。预应力钢筋采用抛物线形式,梁端处离截面中心的距离为0,跨中处离截面中心的距离为500 mm,如下图所示。




2)知识点回顾:
(1)OpenSEES中考虑预应力Steel02材料的介绍;
(2)OpenSEES中Concrete02材料的介绍;
(3)OpenSEES中刚臂的使用。
(4)OpenSEES中预应力的施加与初荷载分析方法


[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例19_带粘滞阻尼器的框架动力分析
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更新时间:2013年05月01日,编辑助手:林哲

1)问题描述:
本例主要介绍采用OpenSEES对带粘滞阻尼器的钢框架进行动力分析的方法。框架的布置与截面如下图,沿X向和Y向均为两跨,跨度分别为4 m和3.5 m,共5层,层高均为3 m;所有梁截面均为H200×600×20×20,所有柱截面均为H600×600×20×20;楼板混凝土采用C30,厚度为120 mm,均布恒载和活载分别为3.5 kN/m2和2.0 kN/m2。在○2轴框架布置与粘滞阻尼斜撑,刚度为100 kN/mm,阻尼为3 kN (s/m),阻尼指数为1。
注:Dr. Dimitrios G. Lignos (McGill University)在OpenSEES开发了Maxwell单元,运用该单元可以对粘滞阻尼器进行模拟。粘滞阻尼器的模拟建议采用Maxwell单元,而不是采用Viscous单元,Maxwell单元的收敛性较好。


6)知识点回顾:
(1)粘滞阻尼器在ETABS中的建模方法;
(2)OpenSEES的Maxwell粘滞阻尼器材料介绍
(3)OpenSEES中阻尼器单元的建模方法。

[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例17_剪力墙构件低周往复分析
[下载实例文件]:
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更新时间:2013年04月28日,编辑助手:林哲

1)问题描述:
本算例通过一个剪力墙试验的算例进行介绍剪力墙的建模,高宽比较高的剪力墙可以通过dispBeamColumn单元(基于位移法的纤维单元)进行模拟,由于剪切弹塑性对高宽比剪力墙的影响较小,在工程分析的角度可以忽略。对于高宽比较小的剪力墙(低矮剪力墙)其分析方法就相对复杂了。
算例:1995年,Thomsen与Wallace为研究剪力墙的非线性性能,对一系列剪力墙进行低周往复荷载试验。本例选取一片T形剪力墙,对其进行低周往复分析,该剪力墙高3660 mm,厚度为102 mm,腹板和翼缘长度均为1220 mm,如图所示。
假定剪力墙的轴压比为0.075,施加轴力为730 kN。装置加载至设定的轴力后进行力控制往复加载,随后进行位移往复加载,每级位移控制值约为20、40、60、80、100mm。




2)知识点回顾:
(1)剪力墙结构杆系模型在ETABS的建模的方法;
(2)OPENSEES采用杆系分析剪力墙
(3)OPENSEES刚臂单元的使用
(4)OPENSEES低周往复试验的代码修改

 

13-04
18

[OpenSEES]实例14_网架弹塑性分析

[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例12_网架弹塑性分析
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更新时间:2013年04月18日,编辑助手:林哲

问题描述:
下图所示为一正放四角锥网架,网格尺寸为3200 mm×3200 mm,网架厚度为3000 mm,由四个角部的柱子支承,其具体尺寸及型式见附图。其上下弦杆、腹杆均为外径300 mm、壁厚20 mm的圆钢管。本例将介绍如何在ETABS中实现网架结构的建模及如何在OpenSEES中对其进行弹塑性分析。







知识点回顾:

(1)ETABS网架结构的基本建模;
(2)OPENSEES圆钢管纤维截面的定义;
(3)OPENSEES三向地震波的输入;
(4)OPENSEES提取构件滞回曲线时程的方法。

[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例12_杆件铰接的处理方法
[下载实例文件]:点击下载实例文件
更新时间:2013年04月14日,编辑助手:林哲

1)问题描述:
本例主要介绍在OPENSEES如何处理杆件铰接的问题。在OPENSEES中没有直接的定义铰接的方法,可以通过处理自由度与零长实现。本算例以如下图结构为例,上下两钢梁间通过5根二力杆相连,各杆件长为3000 mm,间距为4000 mm,其中钢梁截面为H200×500×20×20、H200×200×12×12,二力杆截面为H200×200×12×12。

注:ETO快速处理杆件的铰接只能是释放2轴弯矩,3轴弯矩及扭矩,三者均是释放的情况,其它情况需要修改TCL命令流。


2)知识点回顾:
(1)ETO建立构件铰接的方法
(2)OPENSEES的equalDOF命令的使用介绍;
(3)用于弯矩释放的zeroLength单元的介绍;
(4)zeroLength单元给各自由度设置单轴本构的方法。

[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例13_弹性壳单元的应用分析
[下载实例文件]:点击下载实例文件
更新时间:2013年04月14日,编辑助手:林哲

问题描述:
本实例主要讲述通过ETO方便快捷地进行壳体单元的建模。本例通过对一片水平力作用下的L形剪力墙(带平动与扭转变形)进行静力分析,材料采用弹性本构,介绍OpenSEES中的壳单元ShellMITC4)。如下图所示,剪力墙厚100 mm,高3000 mm,墙肢长700 mm,翼缘长500 mm。

(1) ETABS对平面单元(壳体单元)的建模
(2) ETO如何转化二维实元。
(3) nDMaterial弹性材料(带弹性模量及泊松比)的定义;
(4) nDMaterial PlateFiber二维截面采用纤维材料的定义
(5) section PlateFiber 二维单元的截面的定义
(6) ShellMITC4单元的定义及应用

[下载程序文件]:点击下载此文件:P3D纤维柱截面导入小程序_P3DFiber

【DinoChen 说】很久没有共享小程序了,一直在努力的做OPENSEES的小程序开发,落下了PERFORM-3D,现在我将ETP的小功能抽取出来,抽取一部分关于纤维柱(矩形柱)截面的导入,因为这部分的工作对于采用SAP2000导模的朋友应该是比较有用的,批量的导入一些纤维柱截面,这样可以很快地建模。纤维柱的输入,在原有的PERFORM-3D上是一个非常恶心的输入,是一个个纤维输入的。我现在采用导入的方法去输入,只需要编写一个表格,当然了,之前的混凝土与钢筋的材料是要提前输入的。大家尽量的试试这个小程序,也顺便找一个BUG,欢迎写邮件给我改进这个小程序。
试用版可以导入10个截面,如果想导入10个截面以上,请发邮件给我
dinochen1983@yahoo.com.cn
如果你觉得程序好,欢迎捐助网站建设: http://www.dinochen.com/article.asp?id=153

小程序主界面:


(1)操作第一者,下载程序包里面有一个叫sample.csv,以逗号隔开的excel文件,可以用EXCEL打开,后缀名一定是CSV,打开这个表格就可以编辑你需要导入的截面,参数的解释可以看程序界面。
(2)找开纤维柱导入的小帮手程序,点击【导入多个数据表格】选取刚才用的CSV文件。
(3)注意事项,钢筋名字一定是STEEL,否则有误,混凝土材料直接写C35,C40之类,至PERFORM-3D里面这个名字一定要有。
(4)导入表格后,点击表格,左边的填充框会自动更新,可以看看纤维的划分形式
(5)点击【生成PERFORM-3D导入数据】,程序自动保存这个导入纤维柱截面的文件,文件名为“DINOSEC.PF3CMP”,这个后缀的全称是Perform 3D Component and Material Properties。
(6)这个DINOSEC.PF3CMP就是在PERFORM-3D导入纤维截面时用到的,具体在选取材料截面属性时,弹出以下窗口内容:





(7)点击【Import】将刚才的DINOSEC.PF3CMP文件输入,选取要导入的截面(一般全选),就OK啦。

PERFORM-3D建模小助手 之 纤维柱导入小程序(0410)试用版
使用说明:
(1)试用版可以一次性导入10个纤维柱截面。(足够使用)
(2)纤维柱截面导入前,确定P3D有相应的材料名字的材料属性
(3)纤维总数不能超过60个
(4)截面抗剪抗扭参数已经自动计算
(5)X方向指3轴,Y方向指2轴,方向钢筋不包括角筋面积
(5)钢筋质心至边距cc是指钢筋受力中心至边距,非保护层
(6)输入参数采用导入CSV表格形式(参考sample.csv文件)
(7)纵筋统一名称改为STEEL,程序自动识别
(8)软件更新请关注,陈学伟博客, dinochen.com
(9)关于小程序的建议及BUG,欢迎写邮件给我
dinochen1983@yahoo.com.cn

[下载pdf]:点击下载此文件:建闻天下介绍
[下载pdf]:点击下载此文件:“百花齐放”的结构分析程序的介绍(1)

[DinoChen说]收到《建筑结构》杂志社熊编的邀请,在2013年开始在《建筑结构》的副刊上发表小文章,准备写一些关于结构软件,程序算法,原理与应用的小文章。附件为杂志正文的下载。同时,可以登录《建筑结构》的官方网下载:
http://www.buildingstructure.com.cn/
该文发表于《建筑结构》副刊的第三期,建闻天下栏目。以下是这个栏目的介绍:

《建筑结构.技术通讯》之“建闻天下”栏目
《建筑结构.技术通讯》创刊于2005 年10 月,随《建筑结构》正刊一起打包发行,全年6 期,因关注设计交流受到读者关注。“建闻天下”是《建筑结构.技术通讯》于2012 年5 月推出的新栏目,目的是配合建筑结构微博,与行业热门网站、博客形成有效互动,吸引更多设计师的关注,也为读者提供更好的服务。文章既包括对结构设计中实践经验概括性的总结,也包括对职业发展的思考等。栏目作者多是网络上活跃的博主。“建闻天下”栏目的文章同时在三个媒介上发布——《建筑结构.技术通讯》、建筑结构杂志微博中的微刊、建筑结构官方网站。从目前的网络反馈来看,已经取得一定的影响力。


“百花齐放”的结构分析程序的介绍(一)
Dr. Dino Chen 陈学伟 博士

在结构分析领域,随着电脑技术的发展,越来越多的结构分析程序被应用于不同的结构分析范畴当中,可谓是“百花齐放”,甚至跨学科的产品也不断地出现。详细分析之,电脑技术(包括硬件技术,图象技术,有限元软件理论)在近年来对结构分析的影响非常大,例如:并行计算的出现,使得采用大型弹塑性分析程序ABAQUS对高层建筑结构进行弹塑性分析变成可能;三维模型建模技术的发展(RHINO),使更复杂的流线形结构能够被建模且进行分析等等。
国内刚开始计算机辅助结构设计的时候,被人广泛使用的程序有TBSA,PKPM的TAT、SATWE等,还有较早流入我国的通用有限元程序,如ANSYS、ALGOR等等。近几年出现“百花齐放”现象的主要原因是因为建筑结构设计规范对结构的分析提出了更高的要求,如推覆分析,弹塑性时程分析,消能减震结构的分析,风工程的计算,几何非线性分析等等。以笔者浅薄的经验,细分这一些软件的应用情况与性能:
(1).国内的传统结构分析程序:PKPM,GSCAD,清华TUS等等,
这些程序的计算内核基本上基于弹性理论开发(除了非线性分析模块如PKPM的EPDA),最大的优点就是与我国结构设计规范结合得较好,建模和输入参数的方式均与工程师的习惯相符,简化了很多操作步骤。其中PKPM的市场占有量是最大的,且PKPM将结构参数的输入集成在一个模块内,这是一个很好的想法,国外很多结构分析软件(基于中国规范的)很难做到一点,后来的MIDAS BUILDING也参考这个输入方法。第二个优点就是符合我国设计量大、时间紧任务急的需要,PKPM采用施工图与结构分析一体化的模式,在建模过程很多参数是为了后面的施工图而定的,因此,PKPM的前处理不仅是由结构的有限元来确定的,更多是由结构的施工图或者结构构件分类来确定的,如:在PKPM里面可以定义次梁,从有限元的角度看次梁与主梁均是梁单元,当然,除了次梁的铰接特点以外。由于国内项目长期使用PKPM,它的后处理数据文件(WMASS.OUT, WDISP.OUT, WZQ.OUT)也变成了审批的标准,如果采用PKPM进行建模分析的话,可以减小后面整理计算书的时间。
(2). 国外的结构分析程序:ETABS,SAP2000,MIDAS/GEN等等,这些程序具有以下优点:
具有稳定的计算内核:
程序的计算内核以结构有限元基本理论为主体,且经过多年的发展,具有一定稳定性。特别是CSI公司的SAP2000,在行业内具有一定的参照标准地位(Benchmark),且拥有一些自已特有的计算方法,如:FNA积分法,广泛用于边界非线性的结构分析当中。
基本上以弹性理论为基础:
目前除了SAP2000具有一定的弹塑性分析功能,其它程序的分析功能较弱,主要还是基于弹性理论处理大量结构分析问题。材料非线性分析在这些软件中是较难实现的,但是SAP2000,MIDAS/GEN,ETABS能处理很多边界非线性问题,如:粘滞阻尼器减震、橡胶支座隔震等。SAP2000与MIDAS/GEN能处理简单的几何非线性分析问题。对于较复杂的弹塑性分析问题,三者均会出现难收敛的情况,也就是说即使建立了完备的模型,也可能分析不出结果。MIDAS后期推出了MIDAS FEA(处理微观有限元弹塑性问题)及MIDAS BUILDING里面的弹塑性分析模块。SAP2000 V14以后增加了非线性剪力墙单元,慢慢地完善弹塑性分析的功能。
使用者需要具有结构模型及有限元的基本概念:
在PKPM里定义的是构件,构件再通过“生成有限元模型”的功能变成计算的单元。有别于PKPM,ETABS、SAP2000和MIDAS/GEN定义的就是单元或外部单元(外部单元定义了自动剖分功能,再将单元进行剖分,变成内部单元)。因此,在建模的过程中需要把握好结点、单元、划分及输出的关系,结构模型建模及参数设置的很多细节都是可控的。“可控”意味着电脑不会帮助你自动处理,你需要了解背后的相关知识后,自已定义,举个例子:
在PKPM中连梁的折减只需要定义连梁折减系数0.7即可,而在ETABS或SAP2000,对于每一个构件都可以折减,只需要点击菜单中的【ASSIGN】→【FRAME/LINE】→【FRAME PROPERTY MODIFIERS】,弹出修改截面参数调整的窗口,然后再将【MOMENT OF INERTIA ABOUT 3 AXIS】改为0.7,完成刚度的折减。甚至在PKPM无法定义的,如:梁构件截面数据输出站,PKPM默认且不能修改是9+2=11,在ETABS中只需要定义【ASSIGN OUTPUT STATION SPACING】就可以定义不同构件的输出站数量。
     
图1. 截面修改参数窗口          图2. 构件输出站修改窗口
 具有很好的导入、导出及结构文本编辑功能
文本导入导出功能深受这些程序的高端用户喜爱。如ETABS的E2K文本格式、MIDAS的MGT文本格式和SAP2000的S2K文本格式,这些文本格式可读性非常强,可以批量修改,也可以进行程序建模的二次开发。更重要的是,可以实现各个软件之间的转导与交互,笔者强调“大胆转换、小心修正”的原则,进行导换建模,节省时间且方便程序之间的对比。结构模型的建模均基于单元为单位,转换不存大的问题。笔者曾开发过较为少见的转换,从MIDAS/GEN至ETABS(非SAP2000),详细介绍如下网址所示http://www.dinochen.com/article.asp?id=81
 
图3 MIDAS/GEN 转成 ETABS
 基于三维建模体系
这些程序基本上基于三维建模,可以完成复杂的空间模型建模。ETABS虽然以层为竖向坐标单位,但是只要搞清楚层的概念,也能在ETABS上面建立复杂的三维模型。近年来,建筑、结构及机电行业越来越多地采用BIM技术及REVIT等软件,建筑、结构、机电模型一体化的发展趋势势不可档。REVIT与ETABS,SAP2000有较好的交互,可以实现三维模型的交互建模。对于复杂的空间结构,建筑师与结构工程师往往会采用RHINO的三维模型进行交互,那么带文本导入功能的SAP2000与MIDAS GEN理所当然地成为三维空间复杂建模软件的程序对接口。当然,传统的空间及平面CAD也能与这些程序接口,且为目前空间结构建模的主体。

在结构分析领域内基本上能分析大部分问题
结构设计中常用的分析有两种:静力分析及振型分解反应谱分析(结合模态分析)。而设计中较少涉及到的分析,这几个软件也及完成,如:简单的几何非线性分析及线性屈曲分析、简单的带塑性铰的结构弹塑性分析(SAP2000目前可以完成剪力墙弹塑性分析)和弹性时程分析等等。在满足了结构设计乃至于超限结构设计的大部分分析内容后,剩下的可能就是“弹塑性时程分析”了。那么在市场上、科研领域有哪些弹塑性分析程序,它们具有什么功能、有什么特别之处,笔者将在下一篇“建闻天下”里面介绍。

上述均为这些强大的结构分析程序所具备的优点,还有很多这类程序,如钢结构设计用得较多的STAAD等,就不一一列出了。这些程序的不足之处,就是与我国结构设计规范结合不紧,验算模块制作与PKPM有一定的差别,而且很多参数需要人为的修改。只有熟悉程序及规范验算细节的工程师,通过二次开发或计算文本操作,才可以实现结构的构件设计与辅助结构施工图绘制。笔者开发的ETABS TO ENGINEER(简称ETE)的主要功能就是根据ETABS计算结果进行配筋设计,如下图所示。
详情: http://www.dinochen.com/article.asp?id=62
 
图4 ETABS TO ENGINEER程序界面

[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例0_ETO的入门教程
更新时间:2013年04月02日,编辑助手:林哲
[DinoChen说]至从2012年12月09日推出ETO(ETABS TO OPENSEES)小程序后,受到广大的网友的欢迎,来自全世界(有国外的留学生也申请)的OPENSEES爱好者提交邮件要求下载。从前面的10个实例,大家已经开始会用ETO小程序了,为了方便以后申请的初学者,我简单地介绍一下ETO小程序,于是我让林哲同学(好帮手)作为用户,写了这一篇ETO的入门教程,让还没有申请的同学了解一下,申请的方法我再重申一下,按以下格式写邮件就可以了。再一次谢谢支持ETO的OPENSEES学习者。
申请ETO时,注意EMAIL 的写法(格式一定要对,否则电脑收不到)
邮件题目: ETO (1209) 下载
注册人: 陈小明
学校/单位: 华南理工大学


一、软件介绍
  ETO(ETABS TO OpenSEES)是由香港WSP公司的陈学伟博士开发的OpenSEES前后处理程序。该程序界面友好,操作方便,与其它OpenSEES前处理程序最大的不同之处在于:ETO拥有与ETABS(在研究领域和工程领域广泛使用)交互的接口,能读入ETABS导出的s2k文件,使用者无需重新学习新的建模操作方法,只需要将建好的ETABS模型导出s2k文件,在ETO中进行适当的设置,即可生成OpenSEES的tcl脚本文件,节省了大量时间。


二、集成化用户界面
   ETO具有集成化的用户界面。模型的建立、运行和分析结果的显示都在一个界面下运行。ETO的操作界面是完全的三维环境,可以显示平面、立面和三维视图。下面介绍集成化图形用户界面的各个组成部分及其功能、使用方法。

(1). 集成化用户界面组成
主标题条位于界面的顶部,显示了程序名称、作者及版本号。菜单条位于主标题条下方,包括File、View、Define、Generate、Help菜单。菜单条下面的工具栏提供了菜单命令的快捷按钮。界面底部状态栏显示了当前进行的操作、节点数、框架数等信息。


(2). Import Sap2000 txt file:导入ETABS导出的s2k格式文件(而非Sap2000导出的,否则会出现下图错误提示)。尽量精简s2k文件中的模型信息,否则也有可能出现下图错误提示。

(3). Frame Section:设置框架截面的信息。Frame Type下拉菜单中包括Elastic BeamColumn、Nonlinear BeamColumn、Disp BeamColumn、Beam with Hinge、Truss、corotTruss等选项,用于定义选中截面在OpenSEES中采用的单元类型;需要注意的是,在ETABS中定义框架截面时,必须符合一下命名规则:

(4). Section Shape的选项将影响各个截面尺寸参数的含义。GeoTransf的选项包括Linear、P-Delta、Corotational,用于在OpenSEES中定义框架的局部坐标。Rebar Setting包括了X-Bar(Top)、Y-Bar(Bot)两项,当截面类型为柱截面时分别表示沿X、Y方向分布的钢筋总面积(一边的),当截面类型为梁截面时分别表示梁顶部和底部钢筋的面积。Nonlinear Setting用于设置截面纤维划分的参数;Section Type下拉菜单中包括Beam Section和Column Section选项,影响Rebar Setting的定义;当Section Shape为矩形时,Divide FX表示截面沿X方向划分的纤维数, Divide FY表示截面沿Y方向划分的纤维数;当Section Shape为工字形时,Divide FX表示H型钢翼缘沿X方向划分的纤维数, Divide FY表示H型钢腹板沿Y方向划分的纤维数;Import按钮和Export按钮可以导入和导出截面文件,OK按钮用于确定对截面所作的修改,Close按钮用于关闭框架截面定义窗口。

(5). Material:定义弹性材料和弹塑性材料的属性。

(6). Show Load:显示荷载。Load Type下拉菜单包括Point Force和Element Load选项,Load Case下拉菜单包括了之前在ETABS中定义的所有荷载工况。
(7). View Option:定义视图选项。显示勾选中的以下对象:节点、节点标签、框架、框架标签、框架局部坐标轴、节点支撑、刚性隔板、塑性铰。
(8). Select Element选中框架,显示其属性,其中包括框架的标签、节点编号、角度、截面、单元类型和材料。
(9). Analysis Setting:分析设置。Analysis Type下拉菜单包括了Single Load Control、Single Displacement Control、Gravity+PushOver、Modal Analysis、Time History Analysis、D+L+Time Hist Analysis等选项。在OpenSEES中加载可以采用力控制模式和位移控制模式,分别对应Load Control Case(Const)和Disp Control Case(Linear)下的选项。若采用力控制模式,在Load Case下拉菜单选择加载工况,在Load Steps输入加载步数,在Load Factor输入加载因子。 若采用位移控制模式,则在Load Vector下拉菜单中选择OpenSEES的分析工况,在Control Node中输入控制位移节点的节点编号,在Control Disp中输入每步的控制位移,在Control Dof中输入控制位移的方向,在Analysis Step中输入荷载总步数。在Nonlinear Setting中,可以设置基于力或基于位移的梁柱单元的积分点数量和钢筋的材料序号。进行模态分析时,可以在Modal Number中设置需要的模态数量。在Section Aggregator中,若勾选Torsional Constant and Shear Area,则会自动考虑非线性梁柱单元的弹性抗剪和抗扭刚度。

(10). Recorder Setting:设置需要记录的计算结果。包括Displacement of All Nodes、Element Force of All Frames、Force/Disp Beam Column Section Deformation、Force/Disp Beam Column Section Stress-Strain和Modal Shape,会自动记录勾选的内容。
(11). OpenSEES tcl File:生成tcl脚本文件。点击【Generate】按钮会在文本框中自动生成tcl脚本文件,点击【Save】可以保存该tcl文件,点击【Close】关闭当前窗口。

(12). 对生成的tcl文件进行适当的修改,就可以提交给OpenSEES程序进行计算。当计算完成后,ETO提供了可视化界面显示分析结果。
(13). Open Tcl File:打开tcl脚本文件,获取模型信息。
(14). Show Undeformed Shape:显示未变形的结构。
(15). Show Deformed Shape:显示变形后的结构。针对不同分析类型的需要,可以加载节点变形信息(点击【Load Node Deform Data】)、截面变形信息(点击【Load Sec Deform Data】)或模态信息(点击【Load Model Shape】)。点击相应的按钮,然后选择相应的out文件,设置相应的加载步,输入位移放大因子(或模态数);或在Section Deformation中,选择Deformation下拉菜单中Axial Strain、Curvature Kz或Curvature Ky中的其中一项,设置最大值和最小值,就可以显示截面的轴向应变、两个方向的曲率。最后,点击【OK】按钮,保存设置,即可看到结构的变形图。

(16). 到此为止,已经基本介绍了ETO工具栏中快捷按钮的功能。在后续的学习中,读者最好结合OpenSEES实例教程练习,以达到掌握ETO这个工具和学习OpenSEES的目的。

ETP,程序与ETO程序不同,ETP是ETABS导成PERFORM-3D的程序,有图形界面,通过图形界面输入配筋等非线性参数以生成弹塑性模型,然后在PERFORM-3D里面完成弹塑性分析。

相关操作视屏与介绍(上传至youku):
地址:http://v.youku.com/v_show/id_XNDkzMTY1NzA4.html
有兴趣,请联系我的邮箱:dinochen1983@qq.com

其操作过程与概念如下:


( 1)  打开ETABS模型,生成E2K与S2K文件。



(2)  打开ETP(etabs to perform-3d)程序,导入E2K与S2K文件,然后显示每一层的平面模型。



(3)  导入成功后,在ETP需要定义四种东西:材料定义,纤维划分原则,梁柱墙的配筋量,层间位移角测量位置
其中,最大工作量为梁柱墙的配筋量的输入,可以分若干人完成后合并,这样大大提高效率,如果是采用ETABS的梁配筋,可以直接导入,但是一般采用的是PKPM配筋。如果简化,可以通过截面配筋,也可以通过楼层配筋,还可以统一配筋等等,很多种方式录入配筋,



(4) 输入配筋并ETP程序检查配筋后无错后,可以生成PERFORM-3D模型。生成的PERFORM-3D模型包括全部信息如:
1) 节点、节点质量、节点荷载、节点刚性楼板
2) 线单元,并带有全部非线性属性、单元线性荷载
3) 构件定义,梁的塑性铰模型,梁纤维模型、柱纤维模型,剪力墙纤维模型,弹性截面参数
(注:程序内核有一维纤维梁截面的计算,可以计算出梁的塑性铰参数,往后可以做柱子的,柱子相对复杂)
4) 材料参数定义,全部混凝土材料及钢材料,钢筋材料
5) 柱,剪力墙纤维应变监测,梁的塑性铰曲率监测,剪力墙的剪应力监测
6) 层间位移角,两个主方向的层间位移角监测
7) 楼层力积分, 可以得出楼层力与楼层弯矩
也就是ETP完成了大部分PERFORM-3D的建模工作。


(5) 生成PERFORM-3D的模型及柱纤维截面的定义窗口如下图所示。







[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例11_缝连接单元的应用
[下载实例文件]:点击下载实例文件
更新时间:2012年12月21日,编辑助手:林哲

1) 问题描述:
如下图所示,两栋相邻的框架结构(均无楼板),在一定的水平推力作用下,左边的框架发生水平位移。当左框架在图中圈示处的水平位移大于两框架之间的缝隙时,两框架就会发生接触,继而两框架共同抵抗水平推力。本例主要介绍一种缝连接单元,用于模拟两框架间的相互作用。框架梁、柱的截面尺寸分别为200×500、200×200。


知识点回顾:

(1) OPENSEES中,连接单元(TRUSS)的应用;
(2) OPENSEES中,缝(勾)材料的定义及应用;
(3) OPENSEES中,简单接触碰撞的模拟。

[下载实例PDF]:点击下载此文件:实例10_单压连接单元的应用
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更新时间:2012年12月18日,编辑助手:林哲

1) 问题描述:
如下图所示,一矩形截面混凝土柱与基础相连,在重力荷载和一定的水平推力作用下,基础将对地基产生局部压力。可采用单压连接单元模拟地基和基础的相互作用。柱截面尺寸为400×600,基础厚度为300 mm,长度为2000 mm,宽度为1000 mm。



知识点回顾:
(1) OPENSEES中,采用TRUSS单元模拟连接单元
(2) OPENSEES中,采用ENT模型模拟地基对基础的作用
(3) OPENSEES单压材料的介绍与应用

 在这里,感谢一下硕士生林哲同学,帮助实例的编写工作!

[下载实例PDF]:
点击下载此文件:实例09_钢结构网壳的屈曲分析
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更新时间:2012年12月15日,编辑助手:林哲

1) 问题描述:
线性屈曲分析用于研究弹性结构在特定荷载下的稳定性及确定结构失稳的临界荷载。注意,钢结构材料为弹性,分析出现的非线性行为是由几何非线性引起的,因此成为屈曲行为。本例是一个钢结构网壳屈曲分析的实例,理论分析中,网壳易出现跃式屈曲行为,此算例为经典算例。如图所示,所有杆件截面均为H200×200×12×12,在结构顶点施加恒定的竖向荷载1000 N,此荷载为荷载模式,分析主要采用位移控制加载,研究杆件的稳定性。




知识点回顾:
(1) 采用OPENSEES进行几何非线性分析;
(2) 采用ETABS帮助OPENSEES进行空间结构建模;
(3) 采用Lagrange自由度约束处理方法。

实例08_钢结构低周往复分析

下载实例pdf]:点击下载此文件:实例08_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:2012年12月13日,编辑助手:林哲

1) 问题描述:
本例是一个带支撑钢框架结构低周往复分析的实例,与前面算例Push-Over不同,在对结构施加恒定的竖向荷载后,施加一定的侧向力模式,实现基于位移控制的低周往复加载,使结构发生弹塑性行为的分析过程。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,所有梁柱截面均为H300×400×25×25,支撑截面为H200×200×20×12。



知识点回顾:
(1) OPENSEES中钢结构纤维截面定义;
(2) OPENSEES中采用基于刚度法的纤维单元
(3) OPENSEES中P-Delta效应对分析结果的影响
(4) OPENSEES实现低周往复分析

实例7 框架结构弹性时程分析

ETO程序(2012年12月08日版本)已更新,大家注意下载
http://www.dinochen.com/article.asp?id=149

[下载实例pdf]:点击下载此文件:实例07_框架结构弹塑性时程分析
[下载实例文件]:点击下载此文件
更新时间:2012年12月8日
1) 问题描述:
本算例采用6层的框架结构,结构主要尺寸与截面如下图所示。恒载为3.5kN/m2,活载为2.0kN/m2,混凝土楼板厚度为120mm,柱构件为C400x400,配筋率为1.2%,梁构件为B200x400,顶筋与底筋配筋率为0.6%。不采用刚度楼板假定,地震波采用单向地震,在实例目录下,GM1X为(X方向)主向地震波,钢筋采用HRB400 ,混凝土采用C35,所有材料强度均采用标准值。地震波最大峰值加速度为50gal(小震,规范为35gal)、100gal(中震)、220gal(大震),通过不断加大结构地震烈度,看结构的响应。混凝土本构采用Concrete02,考虑受拉段。注:1gal = 1 cm/s2

注意:本算例增加的新知识点,包括在恒载的基础上施加地震波时程,混凝土本构采用Concrete02,考虑受拉段的模型,上述章节所用到的增加质量源与整体阻尼的知识也会用到,对比不同烈度的地震作用后的结构响应,即对比结构处于弹性状态与弹塑性状态的区别


7) 知识点回顾:
(1) OPENSEES中不断放大地震波峰值的修改
(2) OPENSEES中材料CONCRETE02的输入
(3) OPENSEES中混合重力加载与时程分析的工况输入
(4) OPENSEES如何查看不同地震作用下的弹塑性响应及对比
(5) 通过简单的EXCEL表格,计算基底剪力。

最近在整理笔记本电脑的资料,终于找到6月份的关于PERFORM-3D的沙龙的内容了,现在放在网上给大家下载PPT,主要讲的是PERFORM-3D塑性铰模型在高层建筑结构分析中的应用及如何简化计算塑性铰。以下是活动的介绍,我的PPT下载及截图,呵呵。

[下载]  PERFORM-3D应用技术_dinochen主讲内容PPT
[相关] 采用开源程序opensees计算混凝土截面的PMM塑性铰_二次开发
[相关] PERFORM-3D资料合集!!



Perform-3D应用技术沙龙

近年来,越来越多的工程项目需要进行抗震相关的弹塑性分析,Perform-3D已成为认可度和接受度较高的高端分析软件之一。其高效的结构非线性分析能力、丰富的结构性能指标、完整的结构性能评估体系,为工程师深入、全面的控制结构性能提供了强大、有效的工具。

为进一步发挥Perform-3D在工程应用中的优势作用,探讨并提升Perform-3D的工程应用水平,应广大Perform-3D用户的需求,北京金土木软件技术有限公司定于2012年6月17日在深圳举办“Perform-3D应用技术沙龙”活动。届时,我们将邀请Perform-3D的重要用户与我们的技术工程师一起就Perform-3D的应用技术热点问题进行探讨。本次活动将穿插“主题发言”与“自由讨论”,探讨主题包括:剪力墙肢和连梁的抗剪破坏模拟;不同梁柱塑性铰模型对分析结果的影响;结构整体性能指标的选择和极限状态的定义,如何与规范中结构的相关性能要求相结合等内容。

活动时间:2012年6月17日 下午14:00~17:00 (13:30入场):
活动地点:深圳市华强广场酒店 紫荆厅