[共享]带阻尼器的钢框架结构足尺振动台试验介绍

[Baidu 云盘]下载地址[Blind Analysis 2009]：https://pan.baidu.com/s/1nv1cprN

【DINO简话】继2007年日本E-Defense振动台举办了足尺钢框架的振动台试验以后，其实在2009年也举办了一次肓测比赛，纵观学术界上很少有人提起这场比赛，我参加了但是这次没有拿奖。这次比赛的主要目的是研究不同的阻尼器在结构中使用，观察他的抗震效应。所谓的盲测比赛 Blind analysis contest）就是在试验未举行之前，让学者对结构的反应进行预测，通过力学计算得到结构的反应，提交后，试验单元进行试验，然后评估各参赛者提交的结果是否接近。


这个比赛也是日本E-Defense足尺振动台所做，从他们的资料的准备情况，可以看出试验室的工作人员是很认真的。
试验的资料，我最近在老的硬盘找到大部分，我觉得给国内的研究生作为研究钢结构，特别是带阻尼器的结构的抗震性能分析特别重要，弹塑性分析，振动台试验等，有很多益处，所以公开在这个网站上供大家学习，（资料是开源的），我们团队（以前的华南理工大学高层建筑研究所）还翻译了一篇重要文章，关于这个试验的论文，全部可以下载。




试验中，提供了大量的阻尼器的构件测试数据，这一部分是对研究阻尼器的人有重要的意义！


还有，我也对这个试验进行了分析，参加的是 VISCOUS DAMPER组别，分析采用PERFORM-3D与OPENSEES
以下是分析得到的动画截图




[Baidu 云盘]下载地址[Blind Analysis 2009]：https://pan.baidu.com/s/1nv1cprN


最后，选择在918这一天写这一篇介绍日本的抗震试验的共享资料博文，其实我是想说
：师夷长技以自强。
如果你觉得这份资料有用，请共享出去！

[动画]广州中洲观光门振动台试验动画
试验由广州大学抗震中心完成 

视频地址：http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ3NDE3NTgzNg



相关的工程介绍：http://dinochen.com/article.asp?id=227

相关论文：

[论文]中洲中心二期结构抗震性能分析
http://www.dinochen.com/article.asp?id=107

[论文]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
http://www.dinochen.com/article.asp?id=125

[论文]粘滞阻尼器在连体高层结构中的抗风减振效果
http://www.dinochen.com/article.asp?id=98

DINO结构分析笔记（1）: 时程分析选取地震波的问题

[下载实例PDF]：点击下载此文件：Dino笔记(1)时程分析选取地震波的问题

更新时间：2014年05月02日，编辑助手：林哲

简介：DINO结构分析笔记是一个专栏，每个月更新一次，主要讲述结构分析及设计当中一些简单的理论及软件的应用，主要包括以下内容：
（1）结构分析背后的理论
（2）软件程序的实现方法
（3）软件的介绍及技巧
（4）应用于实际工程的实例
（5）介绍一些自编小程序
每次推出的专题，采用通俗易懂的表达方法介绍理论与程序实现方法，不会过多地使用数字与公式，尽量让更多的工程师去明白其中的原理。
那么，如何合理地选取地震波呢？首先我们要确定地震波的来源： PEER的地震波数据库提供了大量强震记录，这些地震波涵盖了各类场地、经过基线调整、严格复核，最重要的是该数据库提供了强大的搜索功能——只要输入目标反应谱，系统会搜索到一定样本数量的地震波，用以匹配目标反应谱，使得样本的平均反应谱与目标反应谱在一定周期范围内的均方差最小。在这个基础上，再通过ETABS程序进行批量计算，选出基底剪力满足规范要求的地震波就可以了。总的来说，选择地震波的思路就是“先选后试”。这里的“地震波”指的是天然波，人工波不需要选取，由安评报告获得，如果是科研分析，可以自已拟合生成人工波。进行时程分析时，两组选波方法：（1）3组波，1组人工波+2组天然波，（2）7组波，2组人工波+5组天然波。要注意的是，采用双向地震波时，人工波的两个方向的组合系数是1.0+0.85，而天然波只对主波进行倍数A的放大，使其峰值达到规范规定小震、中震或大震的峰值，而次方向波也按倍数A放大，倍数A不再采用0.85进行调整。

备注：这是一篇综述性的文章，主要描述了我们近三年采用宏观单元理论及程序进行的相关研究，宏观单元主要以纤维模型及MVLEM模型为主，程序主要有PERFORM-3D及OPENSEES，内容比较多，从单元构件至整体结构分析，工程应用都有，充分描述了宏观单元的优势及我们研究的不足之处，宏观单元理论在基于性能的抗震分析中仍会处于重要位置。现在我们的研究已经简单地运用宏观单元向开发宏观单元发展。文章相关的研究内容的细节可以查看对应的期刊论文。

点击下载文件[论文]基于宏观单元的结构非线性分析方法、算例及工程应用

【中文篇名】	基于宏观单元的结构非线性分析方法、算例及工程应用
【英文篇名】	NOLINEAR STRUCTURE ANALYSIS METHODS,EXAMPLES AND ENGINEERING APPLICATIONS BASED ON MACROSCOPIC ELEMENTS
【作者】	陈学伟; 韩小雷; 林生逸;
【英文作者】	CHEN Xue-wei1/a>; 2/a>; HAN Xiao-lei1/a>; LIN Sheng-yi1 （1.Tall Building Structure Research Institute/a>; South China University of Technology Guangzhou/a>; Guangdong 510640/a>; China/a>; 2.State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science/a>; South China University of Technology/a>; Guangzhou/a>; China）/a>;
【作者单位】	华南理工大学高层建筑结构研究所; 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	工程力学 , Engineering Mechanics, 编辑部邮箱 2010年 S1期   期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	高层建筑结构; 结构弹塑性分析; 纤维单元; 宏观单元; 非线性; 剪力墙; 工程应用;
【英文关键词】	structures of high-rising buildings; structural elasto-plastic analysis; fiber element; macroscopic elements; nonlinear analysis; shear wall; engineering application;
【摘要】	罕遇地震作用下结构和构件进入塑性阶段而会发生弹塑性损伤,正确的模拟结构进入非线性状态后的力学行为对评价结构的抗震安全性具有重要的意义。该文采用纤维单元及多弹簧单元等宏观单元对CFRP混凝土构件、预应力混凝土梁及剪力墙进行构件弹塑性分析,并与试验结果进行对比,表明宏观单元对混凝土构件弹塑性模拟的适用性。该文对采用纤维单元对足尺钢框架振动台试验进行数值分析,表明经过构件层次的力学行为校对后的纤维单元模型能准确预测结构在大震作用下的响应及倒塌前的破坏行为。通过大量算例结果和试验结果对比,说明基于宏观单元的非线性分析方法可以准确模拟整体结构与构件的非线性行为。最后通过两个工程实例说明了宏观单元可以应用于复杂工程整体结构非线性分析中,具有实际工程应用意义。
【英文摘要】	Structures and components may enter a nonlinear stage in a strong earthquake,and the precise prediction for the nonlinear behavior of structures in earthquakes is important to assess the earthquake resistant safety of the structures.In this paper,the nonlinear analysis based on a macroscopic element for different components such as CFRP concrete components,pre-stressed components and shear walls are carried out.The comparison between the analysis results and that of experiments indicated that the nonlinear ...
【基金】	广东省自然科学基金项目(06105416)
【DOI】	CNKI:SUN:GCLX.0.2010-S1-016
【更新日期】	2010-07-23
【分类号】	TU973.2

备注：这是一篇由我们华南理工大学高层研究所与广州大学抗震研究中心合作的一篇论文，论文主要是讲述中洲的振动台试验，该试验是我参与的第一个振动台试验，试验部分的内容由广州大学完成，我们主要是进行中洲结构的抗震分析与性能研究，已发表了若干论文，这篇论文是对试验的情况的补充。在这里感谢完成试验的谭平老师，马玉宏老师及金建敏老师。

点击下载此文件：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

【中文篇名】	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
【英文篇名】	Shaking table test study of earthquake simulation on a high-rise portal-shaped steel-concrete hybird building with viscous dampers
【作者】	马玉宏; 金建敏; 韩小雷; 谭平; 陈学伟; 沈朝勇; 黄襄云; 陈建秋; 任珉;
【英文作者】	MA Yu-hong1/a>; JIN Jian-min1/a>; Han Xiao-lei2/a>; TAN Ping1/a>; CHEN Xue-wei 2/a>; SHEN Chao-yong1/a>; HUANG Xiang-yun1 CHEN Jian-qiu1 REN Min1（1.Earthquake Engineering Research & Test Center/a>; Key Laboratory of Seimic Controal and Structural Safety/a>; Guangzhou University/a>; Guangzhou 510405/a>; China/a>; 2.Tall Building Structure Research Institute/a>; State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science.South China University of Technology.Guangzhou 510640/a>; China）/a>;
【作者单位】	广州大学工程抗震研究中心广州大学减震控制与结构安全重点实验室; 华南理工大学高层建筑结构研究所华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	振动与冲击 , Journal of Vibration and Shock, 编辑部邮箱 2010年 06期   期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	粘滞阻尼器; 钢-混凝土组合结构; 高层建筑; 门式结构; 振动台试验;
【英文关键词】	viscous damper; steel-concrete hybrid buildings; high-rise building; portal-shape strucrue; shaking table test;
【摘要】	对一幢复杂高层钢-混凝土组合门式结构消能减震体系的1/30缩尺模型进行了模拟地震振动台试验,深入研究了该结构的动力特性和地震反应特征,通过比较验证了粘滞阻尼器的减震效果。结果表明:结构整体空间作用显著,两座塔楼之间扭转反应较大。有、无阻尼器结构的各项反应基本满足抗震规范的要求;从平均意义上讲,阻尼器对整体结构的位移反应有一定的控制效果,对结构高空连廊的位移和两座塔楼之间的扭转反应控制效果较好。
【英文摘要】	In the paper,a 1/30 scale model of high-rise portal-shaped steel-concrete hybird building with viscous dampers was tested on shaking table to study the dynamic characteristics,seismic responses and the effect of dampers on seismic behaviors of the structure.Test results show that the torsion responses between tower 1 and tower 2 is obvious,yet the seismic response of the whole structure meets the code requirement.The dampers play an important role in energy dissipation,and the displacement of the high-altit...
【基金】	国家自然科学基金重大研究计划重点项目(90815027);; 建设部科技计划项目(05-K1-39,2007-K5-06);; 广州市属高校科技计划项目(62016,08C053)资助
【DOI】	CNKI:SUN:ZDCJ.0.2010-06-034
【更新日期】	2010-07-19
【分类号】	TU352.1

点击下载文件[论文]基于纤维模型的超高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析

【中文篇名】	基于纤维模型的超高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析
【英文篇名】	Inelastic time-history analysis and engineering application of super high-rise rc building structure based on fiber model
【下载频次】	☆
【作者】	韩小雷1,2，陈学伟1，林生逸1，何伟球1，郑宜1，吴培烽1，毛贵牛1
【英文作者】	Han Xiaolei1,2, Chen Xuewei1, Lin Shengyi1, He weiqiu1, Jack Cheang1, Wu Peifeng1, Mao Guiniu1 (1 Tall Building Structure Research Institute, College of Architecture and Civil Engineering, Guangzhou 510640, China; 2 Key Laboratory of Subtropic Architecture Ministry of Education, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)
【作者单位】	华南理工大学土木与交通学院高层建筑结构研究所; 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	建筑结构 ,  Building Structures, 编辑部邮箱 2010年02期  期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	弹塑性时程分析；PERFORM-3D；超高层结构；基于性能；阻尼
【英文关键词】	inelastic; time-history analysis; PERFORM-3D; super high-rise building structure; Performance-based
【摘要】	基于纤维模型理论，利用PERFORM-3D软件实现了复杂超高层建筑结构的弹塑性时程分析并进行构件变形性能评估。针对PERFORM-3D建立高层结构模型的复杂性，开发了PERFORM-3D前处理程序ETP，使之能够方便准确地建立弹塑性模型。分析表明，基于纤维模型的整体结构弹塑性分析法是一种高效可行的方法，不但宏观上得到结构整体响应，而且微观上得到构件内力及变形和纤维的应力及应变。通过工程实例，得到整体结构响应、构件的变形及结构能量耗散情况，研究按我国现行规范进行设计的超高层混凝土结构在罕遇地震作用下的非线性变形及受力特点。
【英文摘要】	Inelastic time history analysis and component deformation performance evaluation of complex super high-rise building structure can be realized by the program PERFORM-3D based on the theory of fiber model. In order to reduce the complexity of tall building structure modeling, a pre-processing program named ETP was proposed in this paper. The research showed that inelastic analysis of the whole structure based on fiber model is an efficient and successful method. In macro sense, the response of the whole structure can be gained. And in micro sense, component internal force and deformation as well as the stress and strain of the fiber can be gained. Combining with engineering example, the results of the whole structure response, component deformation and energy dissipation can be used for the research of the inelastic deformation and stress characteristics of the super high-rise building structure designed according to current codes under rare earthquake.
【基金】	亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究基金（C708086z）
【DOI】	CNKI:SUN:DGGC.0.2009-06-012
【更新日期】	2010-01-29
【分类号】	TU352.11

点击下载文件：[论文]钢管混凝土巨型斜交网格筒中筒结构非线性分析

【英文篇名】	Nonlinear analysis of huge oblique crossing lattice structure with concrete filled steel tube
【作者】	韩小雷; 唐剑秋; 黄艺燕; 季静; 陈学伟;
【英文作者】	HAN Xiaolei1; 2; TANG Jianqiu1; HUANG Yiyan1; JI Jing1; CHEN Xuewei1（1.School of Civil Engineering and Transportation; South China University of Technology; Guangzhou 510640; China; 2.State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science; China）;
【作者单位】	华南理工大学土木与交通学院; 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	地震工程与工程振动 , Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 编辑部邮箱 2009年 04期   期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【中文关键词】	钢管混凝土; 巨型斜交网格结构; PERFORM-3D; 纤维模型; 非线性分析;
【英文关键词】	concrete filled steel tube（CFST）; huge oblique crossing lattice structure; PERFORM-3D; fiber model; nonlinear analysis;
【摘要】	钢管混凝土巨型斜交网格体系作为筒中筒结构的外筒,使筒体结构具有很大的抗侧刚度,其抗震性能的研究是迫切的需要.本文根据基于性能的抗震设计方法,采用PERFORM-3D软件的纤维模型对超高层钢管混凝土巨型斜交网格筒中筒结构进行了强震作用下的非线性分析,比较了结构在7、8、9度地震作用下的反应。结果表明该结构体系适用于较高抗震设防地区,为该结构体系的应用提供了依据。
【英文摘要】	In this paper,a huge oblique lattice structure with concrete filled steel tube is used as the outer tube of tube-in-tube structure.It is urgent to research the seismic performance of this structure system,which has large lateral stiffness.According to the performance-based seismic design method,the nonlinear analysis of a super high-rise huge oblique lattice structure with concrete filled steel tube under severe earthquake is conducted by using fiber model of PERFORM-3D procedure.The structural responses un...
【基金】	华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室开放基金资助项目(2008KA01)
【DOI】	CNKI:SUN:DGGC.0.2009-04-011
【更新日期】	2009-09-22

2009年8月14日，盛德大厦B栋（增建部分）的超限审查通过了！这个工程在我的暑假期间完成的，比起去年的天朗，这次使用PERFORM-3D做超高层结构的熟练程度有所提高，完成的时间还算可以。还补充做了底层不采用加固措施的方案的弹塑性分析，用来比较加固方案对抗大震的影响，在剪力墙弹塑性开展方面得到的验证，这也是本工程学习到的东西之一：合理弹塑性分析能反映加固改造措施的影响性。效果图如下图所示。

PERFORM-3D在分析带大量剪力墙的高层结构，具有很多优点，收敛性好是最重要的，如果收敛性不好，建立再好的弹塑性模型也是没有用的，出不了结果。其实，剪力墙的测量工具WALL GAGE为工程师提供剪力墙变形的直观数据——转角，而不是应力或应变的云图，工程师从转角判断弹塑性程序是最直观的，因为与试验所测的转角是对应的。PERFORM-3D即是科研型的软件也是工程型的工具！以后还需继续学习它。以下是大震时程分析得到的剪力墙变形测量图。

最近埋头于研究宏观单元与有限元程序的编程，长时间没有写博客，对不住各位网友啦！在研究生几年写了几个自已比较满意的前后处理程序，解决的很多工程问题，但是学术价值不高，只是学习的有限元软件的应用。后来，我明白的一个道理，学习有限元最好的方法之一就是编程把它实现，而且，在长期的学习OPENSEES与PERFORM-3D的过程中发现，看到国内外这个方面的差异。“国人应当自强！”，OPENSEES发展迅速，这也让人担忧，因为国内外这个差距会越来越大。于是我想我的博士论文的一个内容就是开发一个属于自已的有限元平台MESAP（Macro Element Structure Analysis Program），译意为：基于宏观单元的结构分析程序，“ME”又表达了是“自已”的东西，双重含义。
软件基于类来编写。可不断扩展单元库与材料本构库，配有图形化的前后处理，图形界面如图所示。算例结果如图所示。


现在的单元库已经有三种梁柱单元基于柔度法纤维单元，基于刚度法法纤维单元及基于柔度法的塑性铰单元。MESAP还具有两种剪力墙单元模型：三弹簧模型（TVLEM）与多竖向弹簧模型（MVLEM），MESAP的材料库具有多种材料模型，包括Kent-Park混凝土本构模型、Pinto钢筋本构模型，其滞回曲线与OpenSEES的对比如图所示，还有一些简单的塑性铰本构如修正Clough模型等。

近期对剪力墙与梁柱等宏单元进行充分的研究与对比，将写成系统的宏观单元研究论文发表至抗震相关的期刊，希望能发表成功。国内研究宏观单元现阶段大部分还是基于DRAIN，OPENSEES，CANNY，PERFORM-3D的等软件，自主研发的软件比较少，希望我在基于MESAP平台可以开发出更好更新的宏观单元，说实话，在OPENSEES里面开发单元实在太难了，在MESAP，自已的地盘很多约定简单，所以开发单元容易呀，呵呵。不过OPENSEES实在是太好的，还是有很多地方值得学习！
开发MESAP还需要发挥我开发前后处理的功夫，把界面与功能做完善，是目前我比OPENSEES先进的其中一点，呵呵（自吹自擂了），举个例子，在OPENSEES进行低周往复，位移控制流非常难写，我在MESAP就把位移控制加载所有重要因素写在一个界面里，只要这个界面输入完整，就可以完成一系列的位移加载，改动的话也很容易，这是我自已最喜欢的设计之一，界面如图所示。

继续努力，开发MESAP，这是第一阶段，未来的路还很长！！
期待MESAP的论文发表！！

两年一度的日本防灾科技研究所主办的振动台试验分析比赛(BLIND ANLAYSIS CONTEST)第二届成功举办。

这比赛的主要目是促进结构弹塑性分析计算机方法的发展。在上一届分析比赛中，各国学者使用不同的构件单元理论（主要是以宏观单元理论为主）对结构进行分析，将分析结果在14WCEE发表了，使我大开眼界，在14WCEE的会议上我认识了很多新方法新理论，包括CSA分析法（混合数值模拟）。上次比赛我也获得了一点好成绩。2009年的这一次比赛同样采用钢框架结构，不同之处是加了粘滞阻尼器和钢阻尼器（也称防屈曲支撑），使结构动力分析上增加了一些难度。本来想采用我熟悉的OPENSEES进行分析，但发现在粘滞阻尼器的分析结果上有些问题，因此，我采用工程商业程序PERFORM-3D进行分析。这次分析大约花了1个月的时间，仔细的建模，终于今天向网站提交了结果，轻松了一口气。

perform-3d模型,大大提高了模型的复杂程度

这个比赛非常有意义，有以下三种收获：第一，学习弹塑性分析方法及理论，第二，采用OPENSEES与PERFORM，并进行对比，第三，为了方像PERFORM-3D的建模，采用ETABS TO PERFORM-3D程序，并进行一定的改良，ETABS TO PERFORM-3D现在变成可以导出OPENSEES了，以后大大方便了OPENSEES的建模。

Etabs to Perform-3D程序提供了OPENSEES的输出接口.

2008年3月，金土木电子期刊第三期登了我们去年投过去的优秀论文。通过这个机会，既推广了PERFORM3D的分析软件，也推到了基于性能的抗震分析理论。这是一个我们非常用心去做的一个工程，也是一个非常用心去写的论文。将纤维模型理论从数值实验室带出来，应用于实际工程。欢迎大家下载学习。

点击下载文件[论文]足尺钢框架振动台试验及动力弹塑性数值模拟

【英文篇名】	Dynamic experiment and numerical simulation of a full scale steel frame
【作者】	韩小雷; 陈学伟; 郑宜; 彭樵斌;
【英文作者】	HAN Xiaolei1; 2; CHEN Xuewei1; Jack CHEANG; PENG Qiaobin1（1.Tall Building Structure Research Institute; College of Architecture and Civil Engineering; South China University of Technology; Guangzhou 510640; China; 2.State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science; China）;
【作者单位】	华南理工大学土木与交通学院高层建筑结构研究所; 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	地震工程与工程振动 , Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 编辑部邮箱 2008年 06期   期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【中文关键词】	弹塑性时程分析; 钢框架; 足尺试件; 振动台试验; 预测性分析;
【英文关键词】	inelastic time-history analysis; steel frame; full scale specimen; shaking table test; blind analysis;
【摘要】	本文通过有限元分析程序OpenSees对一足尺四层钢框架结构进行静力及动力弹塑性分析,结构构件采用自由度较少的纤维模型模拟。在振动台试验之前,预测足尺钢框架结构连续在小震、中震及大震作用下的响应,将预测分析结果与振动台试验结果进行对比,结果显示该数值模拟方法能很好地反映结构的弹塑性行为及破坏机制,准确预测结构的地震响应及大震下结构倒塌时间。这进一步说明基于纤维模型的整体结构弹塑性分析方法,由于自由度数少,适用于整体结构抗震分析。
【英文摘要】	This paper presents the inelastic static and dynamic analysis of a 4-story full-scale steel moment resisting frame structure with OpenSees,in which the structural members are simulated by the fiber-element models.The seismic responses of the full-scale structure under frequent,moderate and severe ground motions are predicted prior to the shaking-table test.Correlated with the experimental results,the analytical results confirm the accuracy of this numerical simulation method,both represent the inelastic beh...
【基金】	广东省自然科学基金项目(06105416);; 华南理工大学科研基金项目(304-E30270)
【DOI】	CNKI:SUN:DGGC.0.2008-06-019
【更新日期】	2009-02-13
【分类号】	TU391

点击下载文件[论文]OpenSEES的剪力墙宏观单元的研究

 

【英文篇名】	Research on the shear wall macro-element of OpenSEES
【作者】	韩小雷; 陈学伟; 吴培烽; 郑宜; 杨志强;
【英文作者】	HAN Xiaolei1; 2; CHEN Xuewei1; WU Peifeng1; JACK Cheang1; YANG Zhiqiang1（1.Tall Building Structure Research Institute; South China Uiversity of Technology; Guangzhou 510640; China; 2.Key Laboratoryof Subtropic Architecture of Ministry of Education; South China University of Technology; China）;
【作者单位】	华南理工大学建筑学院高层建筑结构研究所; 亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	世界地震工程 , World Earthquake Engineering, 编辑部邮箱 2008年 04期   期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	OpenSEES; 剪力墙宏观单元; 弹塑性分析;
【英文关键词】	OpenSEES; shear wall macroscopic models; inelastic analysis;
【摘要】	重点研究三维剪力墙单元MVLEM3D的数值模型及计算原理,并采用开源非线性有限元程序OpenSEES进行剪力墙低周往复试验的数值分析,探讨不同单元划分形式对结果的影响。通过二次开发编制了基于OpenSEES的剪力墙结构分析程序SWNA,对不同弹簧个数、不同竖向及水平划分方式,建立剪力墙宏观单元模型进行分析,对比试验结果表明该数值方法能够很好地从宏观上模拟剪力墙弹塑性行为:包括中和轴移动、剪切变形影响、局部塑性状态及破坏机制等。通过单元及弹簧的划分对比,可知该单元可通过比较少的自由度模拟剪力墙结构,节省大量计算时间。对于强非线性分析,增加水平划分可以考虑局部的破坏变形,使骨架曲线下降段明显。因此该单元适用于高层建筑结构的整体弹塑性分析及基于性能的抗震评定。
【英文摘要】	The numerical model and calculation principle of the 3-dimension shear-wall element MVLEM3D in Open System for Earthquake Engineering Simulation(OpenSEES),a open-source nonlinear finite element program,and the effect of different element divisions are researched in details in this paper.The numerical analysis of low cycle repeated loading tests of shear wall is realized by a program SWNA which is a further development for shear wall structure analysis based on OpenSEES.Macroscopic shear wall models of diffe...
【基金】	广东省自然科学基金项目(06105416);; 华南理工大学科研基金项目(304-E30270)
【DOI】	CNKI:SUN:SJDC.0.2008-04-014
【更新日期】	2009-02-11
【分类号】	TU398.2

Perform-3D的初级入门教程（2）-后处理部分
平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例
Perform-3D，上述建模完成以后，进入后处理的界面，定义分析工况并进行分析，提取数据等。
（1）定义重力荷载分析工况。
按下图进行操作，定义时建议采用非线性，监控位移随便取一个较小的位移角，LIMITSTATE也随意取就行，保证能计算下去就行了，重力荷载建议分10步或20步进行计算。

（2）定义PUSHOVER分析工况。
进行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，控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可以采用三种荷载形式，1）自定义荷载，如点荷载，2）倒三角荷载，通过01去表达，3）采用模态分布比例的荷载。
操作如下图所示

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
进行时程分析之前，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
分析设置设置结构是否考虑下降段，如果是试算阶段可以不考虑，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，还可以用来判断结构建模的合理性。

（5）定义阻尼
如下图所示操作，结构为混凝土结构，阻尼比取0.05，本分析采用模态阻尼，瑞利阻尼可以输入小值。

（6）分析结果查看汇总
振型与周期


重力荷载作用下的变形图


静力弹塑性分析的结果(PushOver)


动力弹塑性分析的结果


Perform-3D的动力弹塑性时程分析动画

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，由于其具有强大的结构非线性分析功能，我们通过这个软件进行了两个超限工程的分析，也总结了一些经验。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讲述整个分析的过程，由于个人技术有限，过程中往往有很多错误，请大家指正。
平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例
本文对一平面框支结构进行一系列弹塑性分析,包括在重力荷载作用下的PUSHOVER与动力弹塑性分。结构布置如图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，标准层层高3000。如下图所示
梁与柱均采用集中式纤维单元.
剪力墙采用分层单元(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,包括轴网,射线,平移,复制等方法. 可以在SAP2000或ETABS建模后,通过文本进行结点的导入操作.

（2）建立支座(Suports)
操作如下图所示。

（3）建立刚性隔板(Slaving)
操作如下图所示。

（4）定义质量(Masses)
操作如下图所示。

（5）材料定义(Materials)
混凝土材料

钢筋,钢材材料

剪力墙剪切本构关系

操作如上图所示进行操作。混凝土本构建议采用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)
如下图所示操作：
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)
按照自由度形式不同分析梁，柱，剪力墙三种不同的单元形式，其中，梁只考虑弯，柱与剪力墙考虑压弯，剪力墙只考虑一个方向的压弯是非线性的。如下图操作，注意，柱与剪力墙应考虑P-Delta效应。

定义类完成后，就进行单元的建模，建模完成后，如下图所示。


建模后，定义局部坐标，如图所示。

（9）荷载定义(Loads)
建模完成后，需要定义荷载，这里的荷载是指结构的恒活荷载，也就是重力荷载，一般采用的组合是DEAD+0.5LIVE，为输入方便起见，建议采用组合后的值输入，也就是说不需用输入两次了，而且建议输入的荷载就包括了自重，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用点荷载。作了一些简化，由于节省了楼板的建模，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。如下图操作。点荷载可通过文本导入，梁荷载就不行了。

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，有点类似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。可能通过定义DRIFT来实现，如下图操作，这个DRIFT可以用到PUSHOVER的监控变形，也可以用于LIMIT STATE变形指标等等，这个量非常重要，如果没有定义，下面的分析不能进行。


全部前处理的过程也就完成了，为方便记忆，我列出以下步骤的单词，如下图所示

共享资料：ATC-40_静力弹塑性分析指南
由于博客升级，申请了200MB的双线网络空间，现在有足够的空间上传体积较大的文件。现呈上ATC-40的参考资料给大家。该资料是学习静力弹塑性方法（PUSHOVER）的一本指南，非常有意义。附上ATC-40对应的PPT文件，方便对ATC-40的理解。

Download点击下载:ATC-40


Download点击下载:ATC-40 讲义ppt文件

中洲超限报告终于完成了！！
这是一个耗时最长的超限工程了。做了很久,在2007年就开始准备了，这个过程中学习了风振时程分析、楼板振动分析、基于性能的抗震分析、OPENSEES、PERFORM-3D都在这个工程上用得上，在这个过程中学到了很多东西，这是我参与的第三个超限了。贴上几个图在博客上面先。中洲观光门结构主要由四部分组成：左塔楼，右塔楼，高空连廊及低空连廊。结构布置示意图如图所示。结构形状复杂，还进行了风洞试验，试验模型如图所示。

对中洲结构进行多种分析，其中比较重要的分析包括以下几种，都具有一定的创新性：
(1)基于风洞试验数据风振时程分析
(2)基于OpenSEES的结构稳定分析
(3)基于PERFORM-3D的结构弹塑性时程分析
为了进行风振时程分析，特意开发了接口汕头大学风洞试验室与建研院试验室数据接口的基于风洞试验的风振时程荷载处理程序，程序界面如图所示。

升级开发了ETABS TO PERFORM-3D的程序 ETP，现在升级至1.1版本，能成功导入类似中洲这种形式的结构，增加型钢梁柱截面，能准确地导入荷载与自重。下图为ETP v1.1版本的程序界面。
导入PERFORM-3D后，如下图所示。里面带有粘滞阻尼器单元，本分析对结构进行了有控与无控，Y方向七条地震波的时程分析，共14个工况，通过分析得到结构在大震作用下的响应。
这个是PERFORM-3D在结构抗震中的工程应用的第二个实例了，之前做了一个天朗海峰的超高层结构。
由于塔楼的高宽比较大，专家担心会出现稳定问题，本分析除了采用SAP2000进行线性屈曲模态分析以外，还第一次采用了OPENSEES程序对结构进行几何非线性分析。通过面向对象语言写了一个粗糙的图形界面来显示结构的几何非线性行为，如下图所示。
在做这个工程的分析的过程中学到了很多东西，也总结了很多东西，有机会将在以后的博客上写关于这个工程详细的东西，特别很多网友很关心ETP程序的进展，该程序正在发展中，其实还存在很多BUG，在慢慢的正消灭BUG，同时增加新的功能。详细的分析方法将会整理成论文发表至国内或国外的学术期刊，请大家以后多多关注。

《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》该论文获得金土木优秀论文一等奖，很多网友对该论文比较有兴趣，现已被金土木推至《建筑结构》发表，现阶段只能公开摘要。摘要内容如下：

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
韩小雷^1,2) 陈学伟¹⁾ 林生逸¹⁾ 何伟球¹⁾ 郑宜¹⁾ 吴培烽¹⁾ 毛贵牛¹⁾
（1. 华南理工大学高层建筑结构研究所 广州 510640；2.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室 广州 510640）

[摘要]  基于纤维模型理论利用PERFORM-3D软件实现了复杂超高层建筑结构的弹塑性时程分析并进行构件变形性能评估。针对PERFORM-3D建立高层结构模型的复杂性，开发了PERFORM-3D前处理程序ETP使之能够方便地准确地建立弹塑性模型。分析表明，基于纤维模型的整体结构弹塑性分析法是一种高效可行的方法，不但宏观上得到结构整体响应，而且微观上得到构件内力及变形和纤维的应力及应变。通过工程实例，得到整体结构响应、构件的变形及结构能量耗散情况，研究按我国现行规范进行设计的超高层混凝土结构在罕遇地震作用下的非线性变形及受力特点。

[关键词]  弹塑性时程分析 PERFORM-3D 超高层结构 基于性能 阻尼

Inelastic Time-History Analysis and Engineering Application of Super High-Rise RC Building Structure Based on Fiber Model /Han Xiaolei1,2, Chen Xuewei1, Lin Shengyi1, He weiqiu1, Jack Cheang1, Wu Peifeng1, Mao Guiniu1 (1 Tall Building Structure Research Institute, College of Architecture and Civil Engineering; 2 Key Laboratory of Subtropic Architecture Ministry of Education, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

Abstract: Inelastic time history analysis and component deformation performance evaluation of complex super high-rise building structure can be realized by the program PERFORM-3D based on the theory of fiber model. In order to reduce the complexity of tall building structure modeling, a pre-processing program named ETP is proposed in this paper. The research showed that inelastic analysis of the whole structure based on fiber model is a efficient and successful method. In macro sense, the response of the whole structure can be gained. And in micro sense, component internal force and deformation as well as the stress and strain of the fiber can be gained. Combining with engineering example, the results of the whole structure response, component deformation and energy dissipation can be used for the research of the inelastic deformation and stress characteristics of the super high-rise building structure designed according to current codes under rare earthquake.

Keywords: inelastic; time-history analysis; PERFORM-3D; super high-rise building structure; Performance-based

2008年10月13日至17日，在北京市九华山庄召开了第十四届世界地震工程大会。大会分keynote, oral presentation, poster presentation and exhibition 四个环节。各个环节都很精彩，可是我分身乏术，我只能参加我感兴趣的几个section，如数值分析方法，混凝土结构及倒塌分析等。在会中见到很多国际知名的结构分析专家，如我的偶像而未曾见过面的，曾经帮过我很大忙的Matej Fischinger教授，kasai教授，Hikino博士等等。而且与久仰的结构大师Kabeyasawa见面及合照。
通过这个会议认识了很多大牛，还有认识了一个志同道合的Berkeley的学生，在coffee shop聊opensees的开发聊了很久，这个会议是国际地震工程学术的交流平台。在presentation里面，学到很多国际先进的试验及分析技术。我在POSTER里面宣讲我的两篇关于OPENSEES的论文，呵呵，在宣讲时也认识了一些朋友。这个会议太难忘了，于是如无意外，我会继续参加15wcee的。
The 14th conference of earthquake engineering is hold in Qiuhua hotel in Beijing on 13th October 2008. The conference for engineers work on earthquake is just like the Olympic game for athlete. The engineers and researchers form many countries has come here to discuss, to communicate, to learn and to see. The conference is made up by four parts: Keynote, oral Presentation, Poster Presentation and Exhibition. Every part of it is very wonderful. oral presentation and Poster Presentation are parallel, but I cannot divide myself into two parts, so I could only join several sections which I am very interested in. For example, simulation methods, concrete structure and collapse analysis. In the conference, I meet a lot of famous researchers such as Prof. Matej Fischinger who had help me a lot in my research but we just contact by Email. After the conference I had meet some new friend, some PhD students, such as Mr. Andreas. We meet in the coffee shop of the hotel. We talked about the technical problem about “OpenFresco” in the evening. The conference is the best communicate platform for academe of earthquake engineering. In the Presentation I have learned a lot of advanced technology of analysis and experiment. I also have an opportunity to show my two research papers. The conference is so great, and thenI think I will join the next world conference of earthquake engineering (15WCEE).

珠海天朗海峰国际中心_基于性能抗震分析

珠海天朗海峰相关网站：http://www.zhtlhf.com/

2008年8月完成了珠海天朗海峰国际中心的超限初步设计，采用了PERFORM-3D对其进行了弹塑性时程分析及基于性能的抗震评估。由于PERFORM-3D的建模非常复杂，所以我开发了一个ETABS TO PERFORM-3D的前处理，可以实现在ETABS建立几何模型，再通过我开发的前处理系统输入配筋与纤维截面划分，再导入PERFORM-3D完成非线性模型。PERFORM-3D 上述基于纤维模型（PERFORM-3D）的弹塑性分析的研究已初步完成论文《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》，正准备发表！PERFORM-3D是一个很不错的软件，可以输出大量工程关心的结果，塑性铰转角及能量耗散情况。

PERFORM-3D三维模型

PERFORM-3D前处理系统 ETP(ETABS TO PERFORM-3D)程序