16_时程分析选项说明
时程荷载工况中几个选项的说明
动力方程式如下：
在做时程分析时，所有选项的设置都与动力方程中各项的构成和方程的求解方法有关，所以在学习时程分析时，应时刻联想动力方程的构成，这样有助于理解各选项的设置。另外，正如哲学家所言：运动是绝对的，静止是相对的。静力分析方程同样可由动力方程中简化(去掉加速度、速度项，位移项和荷载项去掉时间参数)。
0.几个概念
自由振动: 指动力方程中P(t)=0的情况。P(t)不为零时的振动为强迫振动。
无阻尼振动: 指[C]=0的情况。
无阻尼自由振动: 指[C]=0且P(t)=0的情况。无阻尼自由振动方程就是特征值分析方程。
简谐荷载: P(t)可用简谐函数表示，简谐荷载作用下的振动为简谐振动。
非简谐周期荷载: P(t)为周期性荷载，但是无法用简谐函数表示，如动水压力。
任意荷载: P(t)为随机荷载(无规律)，如地震作用。随机荷载作用下的振动为随机振动。
冲击荷载: P(t)的大小在短时间内急剧加大或减小，冲击后结构将处于自由振动状态。
1.关于分析类型选项
目前有线性和非线性两个选项。该选项将直接影响分析过程中结构刚度矩阵的构成。
非线性选项一般用于定义了非弹性铰的动力弹塑性分析和在一般连接中定义了非线性连接(非线性边界)的结构动力分析中。当定义了非弹性铰或在一般连接中定义了非线性连接(非线性边界)，但是在时程分析工况对话框中的分析类型中选择了“线性”时，动力分析中将不考虑非弹性铰或非线性连接的非线性特点，仅取其特性中的线性特征部分进行分析。
只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界在动力分析中将转换为既能受压也能受拉的单元或边界进行分析。
如果要考虑只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界的非线性特征进行动力分析应该使用边界条件>一般连接中的间隙和钩来模拟。
2.关于分析方法选项
目前有振型叠加法、直接积分法、静力法三个选项。这三个选项是指解动力方程的方法。关于振型叠加法、直接积分法可以参考一些动力方程方面的书籍。
振型叠加法是将多自由度体系的动力反应问题转化为一系列单自由度体系的反应，然后再线性叠加的方法。其优点是计算速度快节省时间，但是由于采用了线性叠加原理，原则上仅适用于分析线弹性问题，当进行非线性动力分析时或者因为装有特殊的阻尼器而不能满足阻尼正交(刚度和质量的线性组合)时是不能使用振型叠加法的。
直接积分法是将时间作为积分参数解动力方程式的方法，又称为时域逐步积分法。直接
积分法的优点是可以考虑刚度和阻尼的非线性特点，计算相对准确，但是因为要对所有时间步骤都要积分，所以分析时间相对较长。
静力法是使用动力分析方法模拟Pushover分析(静力弹塑性分析)的方法。也可以用于确定静力荷载作用下(使用时变静力荷载方法)结构的铰状态。之所以称为静力法，是因为求解过程中忽略了动力方程中的加速度和速度项，而位移和荷载项也没有了真正意义上的时间概念，只有荷载控制和位移控制中的步骤概念。时程分析中的静力法与Pushover分析相比，其优点是:
a.可控制正反两个方向上的位移，这样更接近于实际地震的振动(Pushover分析的位移
是单方向的).
b.用户定义铰特性值更自由，并且可通过定义纤维截面更详细地确认截面内破坏情况。
3.关于时程类型选项
目前有瞬态和周期两个选项。这两个选项是指动力荷载的类型以及分析中荷载的使用方法。
“瞬态”一般用于无规律的振动(例如地震荷载)。选择该项时，分析时间长度是由输入的“分析时间”控制的。
“周期”一般用于有规律的振动(例如简谐振动)。选择该项时，时间荷载可只定义一个周期。例如：周期为1秒的无衰减的正弦波荷载，如果用户想要分析一直重复振动的结果，那么可以在定义时间荷载时只定义1个周期长度的时间荷载(即时间荷载长度为1秒)，然后在时程荷载工况对话框中的“分析时间”中输入1秒，在“时程类型”中选择“周期”，程序分析结果就会给出循环加载的效果。当然，也可以在定义时间荷载时重复定义多次循环，在时程荷载工况对话框中的“分析时间”中输入很长的时间，在“时程类型”中选择“瞬态”，两者效果是相同的。
4.关于加载顺序选项
当前时程荷载工况要在前次荷载工况(可以是时程荷载、静力荷载、最后一个施工阶段荷载、初始内力状态)作用下的位移、速度、加速度、内力状态下继续分析，则在定义当前时程荷载工况时要选择“接续前次”选项。
a.荷载工况选项
在荷载工况列表中可选择的前次荷载工况有TH(时程荷载)、ST(静力荷载)、CS(最后一个施工阶段荷载)。
当前次荷载工况为时程荷载时(例如前次为TH1、当前为TH2)，并且要想按照TH1->TH2的顺序进行连续分析时，TH1和TH2的“分析类型”和“分析方法”选项的选择需要一致。
当前次荷载工况为ST(静力荷载)或CS(最后一个施工阶段荷载)时，且定义了非弹性铰做动力弹塑性分析时，如果静力荷载本身的大小致使结构的位移超出了弹性变形的范围，则当前时程荷载工况分析结果会不准确。因为静力荷载的分析是弹性分析，其内力结果是弹性分析的结果，但是这个内力结果实际上超过了产生弹塑性铰的内力，这时的内力状态是不真实的。所以要注意ST(静力荷载)或CS(最后一个施工阶段荷载)的荷载要在弹性范围内。
当前次荷载工况为时程荷载时，不存在要求前次时程荷载工况的结果处于弹性阶段的要求。因为前次时程荷载分析也是在做非线性分析，分析过程考虑了内力和位移的非线性关系，在保证精度和收敛条件下其结果是真实的。
b.初始单元内力表格选项
该选项可定义时程分析的初始条件(内力、初始几何刚度)。一般可用于有初始恒荷载作用的地震作用的弹塑性时程分析，即先做静力分析获得结构的初始内力，程序会使用该内力状态构成结构的初始刚度矩阵，然后做时程分析。同荷载工况选项中的说明一样，内力表格中的内力值要在弹性范围内。
生成初始单元内力表格的方法参见联机帮助说明。
c. 累加位移/速度/加速度结果
不选此项时，查看本荷载工况的结果时只输出本荷载工况作用的结果；选择此项时，查看本荷载工况的结果时包含了前次荷载工况最终步骤的影响。程序只要选择了加载顺序选项，程序计算当前荷载工况时就会考虑前次荷载工况的影响，该选项(不选时)仅是为了方便用户想查看不受前次荷载工况影响的当前荷载工况作用结果。所以该选项仅影响结果的输出，不影响内部计算过程。
d. 保持最终步骤荷载不变
保持前次荷载工况最终步骤时的荷载不变，加到本次荷载工况各荷载时间步骤中。
5. 关于阻尼的计算
阻尼矩阵的生成方法比较多样，程序目前提供的组尼计算方法如下
(1) 有直接输入各振型阻尼的方法(目前翻译名称为直接模型，今后版本中名称修
改为振型阻尼)
(2) 质量和刚度因子法(一般称为瑞利阻尼法)
(3) 应变能因子法
(4) 单元质量和刚度因子法
其中在分析方法选项中选择“振型叠加法”时将不必构成结构总体阻尼矩阵，按各振型进行求解方程；在分析方法选项中选择“直接积分法”时，将构成结构的总体阻尼矩阵。
直接输入振型阻尼的方法: 直接输入各振型的阻尼，所有振型也可以采用相同的阻尼。 质量和刚度因子法(瑞利阻尼): [C]=a 0*[M]+a 1*[K]，程序中可直接输入a 0和a 1，也可以通过输入两个自振频率的阻尼比来计算a 0和a 1，计算公式如下：
01n n n a a 22
ωζω=+ 工程上一般在确定a 0和a 1时使用的阻尼比相等，但要注意的是两个自振频率的取值。确定瑞利阻尼的原则是: 选择的两个用于确定常数a 0和a 1的频率点i ω和j ω要覆盖结构分析中感兴趣的频段。感兴趣的频率的确定要根据作用于结构上的外荷载的频率成分和结构的动力特性综合考虑。在频段[i ω，j ω]内，阻尼比略小于给定的阻尼比ζ(在i、j 点上i j ζζζ==)，这样在该频段的结构反应将略大于实际的反应，这样的计算结果对工程设计而言是安全的，如果i ω和j ω选择的好，则可避免过大设计。在频段[i ω，j ω]以外，阻尼比将迅速增大(瑞利阻尼的特点)，这样频率成分的振动会被抑制，所以这部分是可以忽略的。但是如果i ω和j ω选择的不合理，频段[i ω，j ω]以外有对结构设计有重要影响的频率分量
时，则可能导致严重的不安全。简单地采用前两阶自振频率来确定常数的方法应预纠正。
应变能比例法: 只有定义了组阻尼时才起作用。根据用户定义的组阻尼程序会计算各振型对应的阻尼比。
单元质量和刚度因子法: 只有定义了组阻尼时才起作用。根据用户定义的组阻尼程序会自动构成结构总体阻尼矩阵。定义组阻尼时，使用不同材料的单元要分别定义为不同的结构组，并给出不同的阻尼比。
6. 关于直接积分法中的时间积分参数
直接积分法又叫时域逐步积分法，是解动力方程的一种方法。直接积分法中常用的数值分析方法类型如下(还有一些方法，本资料未列出，可参考动力分析方面的书籍)。
(1) 中心差分法
(2) 平均常加速度法
(3) 线形加速度法
(4) Newmark-β法
(5) Wilson-θ法
评价逐步积分法的优劣标准是收敛性、计算精度、稳定性、计算效率。
收敛性: 当时间离散步长Δt->0时，数值解是否收敛于解析解。
计算精度：截断误差与时间步长Δt 的关系，若误差接近于0(Δt N )，则称方法具有N 阶精度。
稳定性：随着计算时间步数的增大，数值解是否变得无穷大(即远离精确解)。 计算效率：所花费计算时间的多少。
逐步积分法按是否需要联立求解耦联方程组又分为隐式方法和显式方法，其中上述方法中除了中心差分法属于显式方法外，其余属于隐式方法。
Newmark-β法是通过假定至i t 1i t +时段内加速度的变化规律，以时刻的运动为初始值通过积分方法得到时刻的运动量的方法。其中a、b、c 三种方法包含在Newmark-i t 1i t +β法中，Wilson-θ方法是在线性加速度法的基础上发展起来的数值分析方法，因此线性加速度方法也可以说的Wilson-θ方法的一个特例(θ=1时)。目前MIDAS 程序中提供的直接积分法为Newmark-β法。
根据Newmark-β法中的γ和β的取值不同，对应的逐步积分法不同。
其中，Tn 是结构的最小自振周期，γ=0.5时具有二阶精度，20γβ?=时无条件稳定。
当选择直接积分法时(特别是用户自行输入Newmark时间积分参数时)，要慎重选择时间t?γ和β，因为这将影响到分析的精度和稳定性。
步长、参数
7.关于非线性分析控制参数中的“更新阻尼矩阵”选项
该选项只有同时选择下列选项时才会被激活。
“分析类型”: 选择“非线性”
“分析方法”: 选择“直接积分法”
“阻尼计算方法”: 选择“质量和刚度因子”法或“单元质量和刚度因子”法 这是因为使用“质量和刚度因子”法或“单元质量和刚度因子”法计算阻尼矩阵时，阻尼值与刚度矩阵相关，而产生非弹性铰时结构的刚度矩阵将发生变化。
程序默认选项为“否”，即不更新阻尼矩阵，是为了使非线性分析更容易收敛。
8.非线性分析迭代控制中“容许不收敛”选项
一般其他程序当分析过程不收敛时将退出分析。但是有时用户需要看前面已经收敛步骤地结果，所以本程序增加了该选项，即使分析过程中不收敛也让分析继续进行下去。
9.其他
a.使用分析方法中的“静力法”选项做Pushover分析的步骤(参考验证例题NLTH-1)
(1)定义静力荷载(恒荷载、活荷载)
(2)定义时程荷载函数(无量刚，0秒时值为0，1秒时值为1即可)
(3)定义非弹性铰并赋予相应构件
(4)将静力荷载作用定义为初始的时程荷载工况，选项如下：
分析类型：非线性
分析方法: 静力法
静力加载控制: 荷载控制
(5)定义一系列连续的时程荷载工况，选项如下:
分析类型：非线性
分析方法: 静力法
静力加载控制: 位移控制，此时的控制位移指相对位移值
(6)注意事项:
-所有的时程荷载工况都要定义为时变静力荷载(使用相同的时程荷载函数)
-接续的时程荷载工况要一直采用位移控制(否则不容易收敛)
b.关于质量矩阵[M]
程序中影响矩阵的命令有下面几个:
模型>结构类型(将结构的自重转换为质量)
模型>质量(节点质量)
模型>质量(将荷载转换为质量)
单元自重和荷载转换为质量的方法有集中质量法和一致质量法。700以上版本中，将单
元自重转换为质量时可以选择集中质量法也可以选择一致质量法，将荷载转换为质量程序默认为集中质量法。
使用一致质量法转换质量时，在计算结构固有周期时程序默认规定使用兰佐斯法(Lanczos法)(在分析>特征值分析控制对话框中定义)，这样会提高计算效率。
c.时程分析中的振型叠加法的有关说明
-分析时间步长不宜大于基本周期的1/10，且不应大于输入的时间荷载数据时间间隔。
-要做特征值分析(因为计算中需要结构的固有周期)
-要注意的是时程分析中的振型叠加与反应谱分析中的振型组合不同，时程分析中的振型叠加是各振型在各时间步上的线性组合，而反应谱分析中的振型组合方式有SRSS、CQC、ABS。
参考文献:
1.结构动力学，刘晶波、杜修力主编
2.MIDAS用户手册、联机帮助
midas时程分析
16. 时程分析 概述 对下面受移动荷载的简支梁运行时程分析。 ?材料 弹性模量 : 2.4?1011 psi 容重(γ) : 0.1 lbf/in3 ?截面 截面面积(Area) : 1.0 in2 截面惯性矩(Iyy) : 0.083333 in4 半径(radius) : 10.0 in 厚度(thickness) : 2.0 in 重力加速度(g) : 1.0 in/sec2
速度 容重 整体坐标系原点 （a）受移动荷载的简支梁 （b）时程荷载函数 图 16.1 分析模型 模型是受600 in/sec速度的移动荷载的简支梁结构。通过时程分析了解动力荷载下结构的反映，改变荷载周期来查看共振的影响。
设定基本环境 打开新文件以‘时程分析 1.mgb’为名保存. 文件 / 新文件 文件 / 保存 ( 时程分析 1 ) 设定单位体系。 工具 / 单位体系 长度 > in ; 力 > lbf 图 16.2 设定单位体系
设定结构类型为 X-Z 平面。且为了特征值分析，设定自重自动转换为节点质量。 模型/ 结构类型 结构类型 > X-Z 平面 将结构的自重转换为质量> 转换到 X, Y, Z 重力加速度( 1 ) 点格(关) 捕捉点(关) 捕捉节点捕捉单元正面 图 16.3 设定结构类型
定义材料以及截面 输入材料和截面，采用用户定义的类型和数值的类型输入数据。 模型/ 特性/ 材料 一般> 名称( 材料) ; 类型> 用户定义 用户定义 > 规范>无 分析数据 > 弹性模量 ( 2.4E+11 ) 容重( 0.1 ) ? 模型/ 特性/ 截面 数值 名称( 截面) ; 截面形状> Pipe 尺寸 > D ( 10 ) ; t w( 2 ) 截面特性值> 面积( 1 ) ; Iyy ( 0.083333 )? 图 16.4 定义材料图 16.5 定义截面
MATLAB弹性时程分析法编程
计算书：课程设计计算书（题一） 根据加速度调幅公式：m i a t a a a /)(max ,00*= )/(29002902s mm Gal a m == 得：58/)(72900/)(3500i i t a t a a =*= )(i t a =[0 600 1100 150021002500 2900350 2050
15001000600200 -700 -1300-1700 -2000 -1800-1500 -700-250200 -100 0 0 0]; 所以经调幅后为0a =[0 72.6 133.1 181.5 254.1 302.5 350.9 42.4 248.1 181.5 121 72.6 24.2 -84.7 -157.3 -205.7 -242 -217.8 -181.5 -84.7 -30.3 24.2-12.1 0 0 0 ] 6.7206.72''1''2=-=-U U 5.60 6.721.133''2''3=-=-U U 依次类推可以求出地面运动加速度的差值。 因为km c 2=ζ,08.0=ζ , m kN k /9000=, m s kN m /2502?= 代入可以算得m s kN c /240?= 一、表格第一行数据计算： t c t m k K i i /3/62++=*, t=0.05s 代入得m N K i /623400 =* ）△△2 /3()3/6(''''''''t U U c U t U U m P i i g i *++---=* N 18150-6.72250-=*= **=i i P U K △△ mm K P U i i 03.0623400/18150 /-=-==**△△ 起始时刻时：0=U 0'=U 0''=U 因为'''2''3/6/6i i U t U t U U -*-*=△△ 所以7205.0/)03.0(62''1 -=-*=U △
用midas做稳定分析步骤
用MIDAS来做稳定分析的处理方法（笔记整理） 对一个网壳或空间桁架这样的整体结构而言，稳定会涉及三类问题： A.整个结构的稳定性 B.构成结构的单个杆件的稳定性 C.单个杆件里的局部稳定（如其中的板件的稳定）A整个结构的稳定性: 1. 在数学处理上是求特征值问题的特征值屈曲，又叫平衡分叉失稳或者分支点失稳 特征：结构达到某种荷载时，除结构原来的平衡状态存在外，还可能出现第二个平衡态 2：极值点失稳 特征：失稳时，变形迅速增大，而不会出现新的变形形式，即平衡状态不发生质变，结构失稳时相应的荷载称为极限荷载。 3：跳跃失稳，性质和极值点失稳类似，可以归入第二类。B构成结构的单个杆件的稳定性 通过设计的时候可以验算秆件的稳定性，尽管这里面存在一个计算长度的选取问题而显得不完善，但总是安全的。 C 单个杆件里的局部稳定（如其中的板件的稳定） 在MIDAS里面，我想已不能在整体结构的范围内解决了，但是单个秆件的局部稳定可以利用板单元（对于实体现在还没
有办法做屈曲分析）来模拟单个构件，然后分析出整体稳定屈曲系数。和A是同样的道理，这里充分体现了结构即构件，构件即结构的道理 A整个结构的稳定性: 分析方法： 1：线性屈曲分析（对象：桁架，粱，板） 在一定变形状态下的结构的静力平衡方程式可以写成下列形式： (1)：结构的弹性刚度矩阵：结构的几何刚度矩阵：结构的整体位移向量：结构的外力向量 结构的几何刚度矩阵可通过将各个单元的几何刚度矩阵相加而得，各个单元的几何刚度矩阵由以下方法求得。几何刚度矩阵表示结构在变形状态下的刚度变化，与施加的荷载有直接的关系。任意构件受到压力时，刚度有减小的倾向；反之，受到拉力时，刚度有增大的倾向。大家所熟知的欧拉公式，对于一个杆单元，当所受压力超过N=3.1415^2*E*I/L^2时，杆的弯曲刚度就消失了，同样的道理不仅适用单根压杆，也适用与整个框架体系通过特征值分析求得的解有特征值和特征向量，特征值就是临界荷载，特征向量是对应于临界荷载的屈曲模态。临界荷载可以用已知的初始值和临界荷载的乘积计算得到。临界荷载和屈曲模态意味着所输入的临界荷载作用到结构时，结构就发生与屈曲模态相同形态的屈
midas施工阶段分析
目录 Q1、施工阶段荷载为什么要定义为施工阶段荷载类型 (2) Q2、 POSTCS阶段的意义 (2) Q3、施工阶段定义时结构组激活材龄的意义 (2) Q4、施工阶段分析独立模型和累加模型的关系 (2) Q5、施工阶段接续分析的用途及使用注意事项 (2) Q6、边界激活选择变形前变形后的区别 (3) Q7、体内力体外力的特点及其影响 (4) Q8、如何考虑对最大悬臂状态的屈曲分析 (4) Q9、需要查看当前步骤结果时的注意事项 (5) Q10、普通钢筋对收缩徐变的影响 (5) Q11、如何考虑混凝土强度发展 (5) Q12、从施工阶段分析荷载工况的含义 (5) Q13、转换最终阶段内力为POSTCS阶段初始内力的意义 (6) Q14、赋予各构件初始切向位移的意义 (6) Q15、如何得到阶段步骤分析结果图形 (6) Q16、施工阶段联合截面分析的注意事项 (6) Q17、如何考虑在发生变形后的钢梁上浇注混凝土板 (7)
Q1、施工阶段荷载为什么要定义为施工阶段荷载类型 A1．“施工阶段荷载”类型仅用于施工阶段荷载分析，在POSTCS阶段不能进行分析。如果将在施工阶段作用的荷载定义为其他荷载类型，则该荷载既在施工阶段作用，也在成桥状态作用。在施工阶段作用的效应累加在CS合计中，在成桥状态作用的荷载效应以“ST荷载工况名称”的形式体现。 因此为了避免相同的荷载重复作用，对于在施工阶段作用的荷载，其荷载类型最好定义为施工阶段荷载。 注：荷载类型“施工荷载”和“恒荷载”一样，都属于既可以在施工阶段作用也可以在POSTCS阶段独立作用的荷载类型。 Q2、P OSTCS阶段的意义 A2．POSTCS是以最终分析阶段模型为基础，考虑其他非施工阶段荷载作用的状态。通常是成桥状态，但如果在施工阶段分析控制数据中定义了分析截止的施工阶段，则那个施工阶段的模型就是POSTCS阶段的基本模型。沉降、移动荷载、动力荷载（反应谱、时程）都是只能在POSTCS阶段进行分析的荷载类型。 施工阶段的荷载效应累计在CS合计中，而POSTCS阶段各个荷载的效应独立存在。 POSTCS阶段荷载效应有ST荷载，移动荷载，沉降荷载和动力荷载工况。 有些分析功能也只能在POSTCS阶段进行：屈曲、特征值。 Q3、施工阶段定义时结构组激活材龄的意义 A3．程序中有两个地方需要输入材龄，一处是收缩徐变函数定义时需输入材龄，用于计算收缩应变；一处是施工阶段定义时结构组激活材龄，用于计算徐变系数和混凝土强度发展。因此当考虑徐变和混凝土强度发展时，施工阶段定义时的激活材龄一定要准确定义。 当进行施工阶段联合截面分析时，计算徐变和混凝土强度发展的材龄采用的是施工阶段联合截面定义时输入的材龄，此时在施工阶段定义时的结构组激活材龄不起作用。 为了保险起见，在定义施工阶段和施工阶段联合截面分析时都要准确的输入结构组的激活材龄。 Q4、施工阶段分析独立模型和累加模型的关系 A4．进行施工阶段分析的目的，就是通过考虑施工过程中前后各个施工阶段的相互影响，对各个施工阶段以及POSTCS阶段进行结构性能的评估，因此通常进行的都是累加模型分析。 对于线性分析，程序始终按累加模型进行分析，如欲得到某个阶段的独立模型下的受力状态，可以通过另存当前施工阶段功能，自动建立当前施工阶段模型，进行独立分析。 在个别情况下，需要考虑当前阶段的非线性特性时，可以进行非线性独立模型分析，如悬索桥考虑初始平衡状态时的倒拆分析，需用进行非线性独立模型分析。 Q5、施工阶段接续分析的用途及使用注意事项 A5．对于复杂施工阶段模型，一次建模很难保证结构布筋合理，都要经过反复调整布筋。 每次修改施工阶段信息后，都必须重新从初始阶段计算。接续分析的功能就是可以指定接续分析的阶段，被指定为接续分析开始阶段前的施工阶段不能进行修改，其后的施工阶段可以进行再次修改，修改完毕后，不必重新计算，只需执行分析〉运行接续
弹性时程分析——YJK盈建科软件操作
弹性时程分析——YJK软件操作篇
操作菜单1 上部结构计算——弹性时程分析 2 常用活动菜单——计算参数+计算分析 3 结果菜单——WDYDA+层位移+层位移角+层剪力+层弯矩+反应谱对比
计算参数 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表5.1.2-2，多遇 地震，自动对主次方向的峰值加速度取值1第一级对话框——参数输入-弹性时程分析信息次方向的峰值加速度取值取为默认值时，CQC 法结果是考虑了主 次波组合情况下的计算结果。WZQ 中CQC 法的计算结果始终是单向地震下的分量计算结果，未考虑双向地震组合。所以两份文件的CQC 法计算结果只有在单向地震情况下，次方向的峰值加速度取值取为0时保持一致2只计算主方向地震效应：程序对结构地震波效应的计算结果分为0°与90°两种情况，每种情况又各自有主次两个方向分量的效应。 在后续对弹性时程结果的运用中，次方向的效应一般不会用到3
第二级对话框——地震波选择对话框 1 本级菜单一般条件下无需进行调整 2 查看反应谱——PGA、EPA、加速度谱、速度谱、位移谱
第三级对话框——自动筛选最优地震波组合 1 地震波组合晒选限制条件 ?单条地震波基底剪力满足规范要求——±35% ?地震波组合平均基地剪力满足规范要求——±20% ?平台与第一周期领域平均值筛选—— 《结构时程分析法输入地震波的选择控制指标》——仅供参考！ ①一是同欧洲规范，对地震记录加速度反应谱值在[0.1, Tg]平台段的均 值进行控制，要求所选地震记录加速度谱在该段的均值与设计反应谱 相差不超过10% ②二是对结构基本周期T1附近[T1-DT1，T1+DT2 ]段加速度反应谱均 值进行控制，要求与设计反应谱在该段的均值相差不超过10% ③由于实际结构在大震作用下常进入非线性状态，结构刚度发生退化， 结构基本周期随之不断延长，在选取DT1和DT2时，可使 DT2=0.5s>=DT1。Tol为限值
弹性时程分析YJK
弹性时程分析 上部结构计算包含了3个主菜单：前处理及计算、设计结果、弹性时程分析。图为弹性时程分析的各个菜单 一、弹性时程分析计算的目标 《抗规》5.1.2-3条：（及《高规》4.3.5条） 特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算；当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。 时程分析法是针对特别不规则结构、特别重要结构、较高结构的补充计算，对于时程分析结果的应用，如《抗规》5.1.2条文说明：应把时程法计算结果的底部剪力、楼层剪力、层间位移和上部结构计算的振型分解反应谱法的结果进行比较，当时程分析法大于振型分解反应谱法时，相关部位的构件内力和配筋作相应的调整。 二、对用户选用的地震波提供符合规范要求的的检测 《抗规》5.1.2-3条：采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用。弹性时程分析时，每条时程分析曲线所得结构底部建立不应小于振型分解反应谱法的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的的80%。 什么是“在统计意义上相符”，如《抗规》5.1.2条文说明：多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。计算结果在结构主方向的平均底部剪力一般不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%，每条地震波输入的计算结果不应小于65%。但计算结果也不能太大，每条地震波输入计算不大于135%，平均不大于120%。 根据如上规范要求，软件将对用户选择的每一条地震波进行检测，如下图的超限提示是使用该波计算的基底剪力超过要求。 下图的作用是，比较多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，对应于结构主要振型的周期点上相差是否大于20%。如果大于20%则给出红色的超限提示。
时程分析法
第九章时程分析法 第一节时程分析法的概念 振型分解法仅限于计算结构在地震作用下的弹性地震反应。时程分析法是用数值积 分求解运动微分方程的一种方法，在数学上称为逐步积分法。这种方法是从t=0时刻开始，一个时段接着一个时段地逐步计算，每一时段均利用前一时段的结果，而最初时段应根 据系统的初始条件来确定初始值。即是由初始状态开始逐步积分直至地震终止，求出结 构在地震作用下从静止到振动、直至振动终止整个过程的地震反应。 时程分析法是对结构动力方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。时程分 析法能给出结构地震反应的全过程，能给出地震过程中各构件进入弹塑性变形阶段的内 力和变形状态，因而能找出结构的薄弱环节。 时程分析法分为弹性时程分析法和弹塑性时程分析法两类。 第一阶段抗震计算“小震不坏”中，采用时程分析法进行补充计算，这时计算所采用 的结构刚度和阻尼在地震作用过程中保持不变，称为弹性时程分析。 在第二阶段抗震计算“大震不倒”中，采用时程分析法进行弹塑性变形计算，这时结 构刚度和阻尼随结构及其构件所处的非线性状态，在不同时刻可能取不同的数值，称为 弹塑性时程分析。弹塑性时程分析能够描述结构在强震作用下在弹性和非线性阶段的内力、变形，以及结构构件逐步开裂、屈服、破坏甚至倒塌的全过程。 第二节时程分析法的适用范围 一、时程分析法的适用范围 时程分析法是根据选定的地震波和结构恢复力特性曲线，对动力方程进行直接积分，采用逐步积分的方法计算地震过程中每一瞬时的结构位移、速度和加速度反应，从而可观察到结构在强震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件开裂、损坏直至结构倒塌的全过程。但此法的计算工作十分繁重，须借助计算机，费用较高，且确定计算参数尚有许多困难，目前仅在一些重要的、特殊的、复杂的以及高层建筑结构的抗震设计中应用。《建筑抗震设计规范》对时程分析法的适用范围规定如下：
弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用.
弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用 杨志勇黄吉锋 (中国建筑科学研究院北京 100013 0 前言 地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。几十年来,人们积累了大量的实测地震资料,这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。与此相对应,时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。但是,由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性,弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法;虽然如此,抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性,还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法;尤其是考虑了结构的弹塑性性能后,弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。 《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001第3.6.2,5.1.2, 5.5.1,5.5.2,5.5.3等条文规定了时程分析相关的内容。下面结合TAT,SATWE,PMSAP和EPDA等软件应用,探讨如何将弹性、弹塑性时程分析正确应用到结构设计中去。 1 弹性时程分析的正确应用 正确地在软件中应用弹性时程分析方法需要对规范的相关条文规定有正确的认识。以下几点是需要特别明确的: (1抗震规范第5.1.2条第3点规定,“可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值”。在设计过程中,如何实现“较大值”有不同的做法: 1设计采用弹性时程分析的构件内力响应包络值的多波平均值与振型分解反应谱法计算结果二者的较大值直接进行构件设计;2在实现振型分解反应谱方法时,放大地震力使得到的楼层响应曲线包住时程分析楼层响应曲线的平均值。
学习midas心得
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弹性与弹塑性动力时程分析方法中若干问题探讨
建 筑 结 构 学 报(增刊1) Journal of Building Structures (Supp le mentary Issue 1) 弹性与弹塑性动力时程分析方法中若干问题探讨 杨志勇,黄吉锋,邵 弘 (中国建筑科学研究院结构所,北京100013) 摘要:依据大量实际工程弹性、弹塑性动力时程分析经验,结合实际工程应用,探讨了弹性、弹塑性动力时程分析方法中的一些基本问题。针对性地分析了动力时程分析方法中地震波的离散性;地震波如何与反应谱曲线在统计意义上相符;人工模拟地震波方法及其工程应用;弹性、弹塑性时程分析法选取地震波的基本原则;弹性时程分析法地震波的选取数量;如何将反应谱分析结果与时程分析结果取较大值等方面的问题。通过大量的算例分析可以看出,正确地应用弹性、弹塑性动力时程分析方法需要从多个方面进行准确理解和把握,教条地应用很难发挥弹性、弹塑性动力时程分析应有的作用。关键词:弹性时程分析法;弹塑性时程分析法;地震波;反应谱中图分类号:T U31113 文献标识码:A D iscussi on on linear and nonlinear ti m e hist ory analysis method Y ANG Zhiyong,HUANG Jifeng,SHAO Hong (Building Structure Research I nstitute,China Academy of Building Research,Beijing 100013,China ) Abstract:This paper discussed linear and nonlinear ti m e hist ory analysis method,es pecially concerning with the following issues:the disperse of earthquake wave,scaling the earthquake wave t o fit the design res ponse s pectrum of China code,the earthquake wave si mulati on method,the basic p rinci p le of earthquake wave selection,the number of waves required in ti me hist ory analysis,and the maxi mum structural res ponse fro m s pectrum analysis and ti me hist ory analysis .A s sho wn in many examp les,linear and nonlinear ti m e hist ory analysis method should be used app r op riately t o obtain useful results . Keywords:linear ti me history analysis method;nonlinear ti me history analysis method;earthquake wave;res ponse s pectrum 基金项目:建设部软科学研究资助项目(062K9231)。 作者简介:杨志勇(1974— ),男,黑龙江齐齐哈尔人,工学博士,副研究员。收稿日期:2008年6月 0 前言 《建筑抗震设计规范》(G B 50011—2001)、《高层建 筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2002)、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99—98)等对于弹性、弹塑性 动力时程分析方法进行了具体的规定,涉及到弹性、弹塑性时程分析方法适用范围,地震波的选取原则,变形 验算的限值规定等方面[123] 。随着复杂、超限结构的增多,弹性、弹塑性动力时程分析方法在实际建筑结构抗震设计中得到了越来越多的工程应用。通过对一定数量的实际工程弹性、弹塑性动力时程分析实例的参与,发现在实际应用中存在着较多方面的问题,对其中的一些重要问题做一总结和探讨,为弹性、弹塑性动力时程分析方法的进一步完善提供量化依据。 1 地震波的离散性 图1所示为一幢17层高层混凝土结构模型,该结构有2层地下室,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地,多遇地震特征周期0135s 。图2、图3给出了该结构4条天然波和4条人工波的多遇地震弹性时程分析法和反应谱分析法计算得到的顶点位移、基底剪力响应结果,这些地震波来源于PKP M 软件的地震波数据库。表1为多遇地震时8条地震波的弹性时程分析与反应谱分析响应的对比结果,对比曲线见图2。表2为多遇地震弹性时程分析法中地震波离散性的分析结果,对比曲线见图3。 3 12
midas时程荷载工况中几个选项的说明
时程荷载工况中几个选项的说明 动力方程式如下： 在做时程分析时，所有选项的设置都与动力方程中各项的构成和方程的求解方法有关，所以在学习时程分析时，应时刻联想动力方程的构成，这样有助于理解各选项的设置。另外，正如哲学家所言：运动是绝对的，静止是相对的。静力分析方程同样可由动力方程中简化(去掉加速度、速度项，位移项和荷载项去掉时间参数)。 0.几个概念 自由振动: 指动力方程中P(t)=0的情况。P(t)不为零时的振动为强迫振动。 无阻尼振动: 指[C]=0的情况。 无阻尼自由振动: 指[C]=0且P(t)=0的情况。无阻尼自由振动方程就是特征值分析方程。 简谐荷载: P(t)可用简谐函数表示，简谐荷载作用下的振动为简谐振动。 非简谐周期荷载: P(t)为周期性荷载，但是无法用简谐函数表示，如动水压力。 任意荷载: P(t)为随机荷载(无规律)，如地震作用。随机荷载作用下的振动为随机振动。 冲击荷载: P(t)的大小在短时间内急剧加大或减小，冲击后结构将处于自由振动状态。 1.关于分析类型选项 目前有线性和非线性两个选项。该选项将直接影响分析过程中结构刚度矩阵的构成。 非线性选项一般用于定义了非弹性铰的动力弹塑性分析和在一般连接中定义了非线性连接(非线性边界)的结构动力分析中。当定义了非弹性铰或在一般连接中定义了非线性连接(非线性边界)，但是在时程分析工况对话框中的分析类型中选择了“线性”时，动力分析中将不考虑非弹性铰或非线性连接的非线性特点，仅取其特性中的线性特征部分进行分析。 只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界在动力分析中将转换为既能受压也能受拉的单元或边界进行分析。 如果要考虑只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界的非线性特征进行动力分析应该使用边界条件>一般连接中的间隙和钩来模拟。 2.关于分析方法选项 目前有振型叠加法、直接积分法、静力法三个选项。这三个选项是指解动力方程的方法。关于振型叠加法、直接积分法可以参考一些动力方程方面的书籍。 振型叠加法是将多自由度体系的动力反应问题转化为一系列单自由度体系的反应，然后再线性叠加的方法。其优点是计算速度快节省时间，但是由于采用了线性叠加原理，原则上仅适用于分析线弹性问题，当进行非线性动力分析时或者因为装有特殊的阻尼器而不能满足阻尼正交(刚度和质量的线性组合)时是不能使用振型叠加法的。 直接积分法是将时间作为积分参数解动力方程式的方法，又称为时域逐步积分法。直接
弹塑性时程分析实例
80 第40卷 增刊 建 筑 结 构 2010年6月 北京某超高层商住楼动力弹塑性时程分析 徐晓龙，高德志，桂满树，姜毅荣，何四祥，王 侃 （北京迈达斯技术有限公司，北京 100044） [摘要] 基于梁柱塑性铰和剪力墙纤维模型，利用MIDAS Building 软件实现了超高层建筑结构的弹塑性时程分析。结合该结构研究了在大震作用下结构将出现的破坏模式、塑性发展特点等，并与弹性分析进行了对比，说明弹塑性分析更能反映实际情况，能对结构的抗震性能给出较为合理全面的评价，并对工程设计给出指导。 [关键词] 动力弹塑性时程分析；MIDAS Building ；纤维模型 Elastic-plastic time-history analysis on the super-high business-living building in Beijing Xu Xiaolong, Gao Dezhi, Gui Manshu, Jiang Yirong, He Sixiang, Wang Kan （Beijing MIDAS Technology Information Co.,Ltd,. Beijing 100044,China ） Abstract: Based on the theory of plastic hinges （beams and columns ） and fiber model （walls ）, elastic-plastic time-history analysis is performed on the super-high business-living building in Beijing by MIDAS Building software under the scarce earthquake load. Failure Modes and plastic zone development are researched according to the feature of the structure. Through the comparison with the elastic analysis, it is considered that evaluation on the structure can be deduced from the elastic-plastic analysis more reasonably and comprehensively, and there will be better instruction to the projects. Keywords: dynamic elastic-plastic analysis; MIDAS Building; fiber model 1 结构特点 某50层的超高层商住两用建筑，地上50层，结构高度达到236.3m ，采用钢骨混凝土柱框筒结构形式，平面尺寸64.8m ×43.8m （轴线尺寸）。结构已经超过型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构8度（0.2g ）抗震设防下的最大适用高度（150m ），该结构为抗震超限结构，故有必要对结构进行动力弹塑性时程分析，以考察其在罕遇地震作用下的响应、薄弱环节、破坏模式等。结构整体模型及首层平面见图1，2。 2 动力弹塑性时程分析 图1 结构模型图 图2 首层平面图 时程分析法[1]被认为是目前结构弹塑性分析的最可靠和最精确的方法，它不仅能对结构进行定性分析，同时又可给出结构在罕遇地震下的量化性能指标，并且得到结构在各个时刻的真实地震反应。弹塑性时程分析方法将结构作为弹塑性振动体系加以分析，直接按照地震波数据输入地面运动，通过逐步积分运算，求得在地面加速度随时间变化期间内，结构的内力和变形随时间变化的全过程，也称为弹塑性直接积分法。 弹塑性动力时程分析有如下优点：1）输入的是罕遇地震波的整个过程，可以真实反映各个时刻地震作用引起的结构响应，包括变形、内力、损伤状态（开裂和破坏）等；2）有些程序通过定义材料的本构关系来考虑结构的弹塑性性能，故可以准确模拟任何结构，计算模型简化较少；3）该方法基于塑性区的概念，对带剪力墙的结构，结果更为准确可靠。 基于MIDAS Building 动力弹塑性分析平台，对北京某超高层商住楼进行了罕遇地震作用下的动力时程分析，研究其各个抗震性能指标以及破坏模式。 2.1 弹塑性动力分析的基本方法 弹塑性动力分析包括以下几个步骤：1）建立结构
midas第06章-分析
第六章 “分析”中的常见问题 6.1 为什么稳定分析结果与理论分析结果相差很大？（是否考虑剪切对稳定的影 响） 具体问题 当采用I56b 的工字钢进行稳定计算时，其计算出的结果与材料力学的结果差别较大。计算采用的模型为1米高的一端固接、一端受集中荷载的柱。集中荷载的大小为-10tonf 。理论值为程序计算的1.78倍，为什么？压杆稳定计算公式：() 2 22L EI P cr π= 相关命令 模型〉材料和截面特性〉截面... 问题解答 材料力学给处的压杆稳定理论公式是基于细长杆件而言的，对于截面形式为I56b 型钢来说，1m 高的柱构件显然不能算是细长杆件，相反其截面高度和柱构件长度相差不多，属于深梁结构。因此该理论公式不适合于本模型。 图6.1.1 柱构件模型消隐效果 相关知识 另外对于深梁结构，是否考虑剪切变形对结构的计算结果影响很大，在MIDAS 中默认对所有梁结构考虑剪切变形，如果不想考虑剪切变形，可以在定义截面时不选择“考虑剪切
变形”如图6.1.2所示，或者在定义数值型截面时，将剪切面积Asy和Asz输入为0即可。 图6.1.2 截面定义不考虑剪切变形 6.2为什么定义几何刚度初始荷载对结构的屈曲分析结果没有影响？ 具体问题 在进行拱桥稳定分析时，考虑拱肋轴力对稳定的影响，将拱肋成桥轴力输入到几何刚度初始荷载中，进行稳定分析，发现几何刚度初始荷载对稳定分析结果没有影响，为什么？如果考虑初始内力对结构稳定的影响？ 相关命令 荷载〉初始荷载〉大位移〉几何刚度初始荷载... 荷载〉初始荷载〉小位移〉初始单元内力... 问题解答 MIDAS中的稳定分析属于线性分析，不能与非线性分析同时执行，因此如果考虑结构的初始刚度，需要在初始单元内力中输入结构的初始结构内力。几何刚度初始荷载用于计算非线性时形成结构的初始单元刚度，对线性分析没有影响。 相关知识
动力弹塑性时程分析的方法及其应用
动力弹塑性时程分析的方法及其应用 彪仿俊1 阎晓铭1 陈志强1王传甲1王庆扬1，2张劲2 （1 深圳市电子院设计有限公司；2 中国石油大学） 摘要:本文对现有的弹塑性分析方法进行了概述，重点介绍了动力弹塑性时程分析的理论、优点和基本方法，及该方法在东莞一实际工程中的成功应用，对于动力弹塑性时程分析方法在高层、特别是超限高层分析中的推广应用提供了有益的参考和借鉴。 关键词: 静力弹塑性分析动力弹塑性时程分析 ABAQUS 混凝土塑性损伤模型 1.引言 《建筑抗震设计规范》5.5.2条规定，对于特别不规则的结构、板柱－抗震墙、底部框架砖房以及高度不大于150m的高层钢结构、7度三、四类场地和8度乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构宜进行弹塑性变形验算。对于高度大于150m的钢结构、甲类建筑等结构应进行弹塑性变形验算。《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13条也规定，对于B级高度的高层建筑结构和复杂高层建筑结构，如带转换层、加强层及错层、连体、多塔结构等，宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。 历史上的多次震害也证明了弹塑性分析的必要性：1968年日本的十橳冲地震中不少按等效静力方法进行抗震设防的多层钢筋混凝土结构遭到了严重破坏，1971年美国San Fernando地震、1975年日本大分地震也出现了类似的情况。相反，1957年墨西哥城地震中11～16层的许多建筑物遭到破坏，而首次采用了动力弹塑性分析的一座44层建筑物却安然无恙，1985年该建筑又经历了一次8.1级地震依然完好无损。 可以看出，随着建筑高度迅速增长，复杂程度日益提高，完全采用弹性理论进行结构分析计算和设计已经难以满足需要，弹塑性分析方法也就显得越来越重要。2.现有弹塑性分析方法综述 2.1 静力弹塑性分析 静力弹塑性分析（PUSH-OVER ANAL YSIS，以下简称POA）方法也称为推覆法，它基于美国的FEMA-273抗震评估方法和ATC-40报告，是一种介于弹性分析和动力弹塑性分析之间的方法，其理论核心是“目标位移法”和“承载力谱法”。 1.计算方法 (1)建立结构的计算模型、构件的物理 参数和恢复力模型等； (2)计算结构在竖向荷载作用下的内 力； (3)建立侧向荷载作用下的荷载分布形 式，将地震力等效为倒三角或与第 一振型等效的水平荷载模式。在结 构各层的质心处，沿高度施加以上 形式的水平荷载。确定其大小的原 则是：水平力产生的内力与前一步 计算的内力叠加后，恰好使一个或 一批杆件开裂或屈服； (4)对于开裂或屈服的杆件，对其刚度 进行修改后，再增加一级荷载，又 使得一个或一批杆件开裂或屈服； (5)不断重复步骤（3）、（4），直至结构 达到某一目标位移或发生破坏，将 此时的结构的变形和承载力与允许
(整理)运用midas_Building进行超限分析基本流程指导书
运用midas Building进行超限分析基本流程 指 * 导 * 书 初稿：王明 校对：李法冰 审核：卫江华 审定：陈德良 （2012.12版）
目录 1 运用midas进行超限分析基本流程简介 (3) 2 反应谱分析、设计基本流程及要点 (4) 2.1 概述 (4) 2.2 基本流程 (4) 2.3 反应谱分析要点及注意事项 (5) 3 弹性时程分析基本流程及要点 (10) 3.1 概述 (10) 3.2 基本操作及要点 (10) 4 静力/动力弹塑性时程分析基本流程及要点 (15) 4.1 概述 (15) 4.2弹塑性分析基本流程 (16) 4.3静力弹塑性分析要点 (16) 4.4动力弹塑性分析要点 (20) 5 相关补充分析与计算 (21) 5.1 温差工况分析 (21) 5.2 楼板详细分析 (23) 5.3 转换结构分析 (24) 5.4 舒适度分析 (25) 5.5 工程量统计 (26) 6 主要附件一览表 (29) 7 主要参考文献 (30)
1 运用midas 进行超限分析基本流程简介 midas building/Gen 在超限分析流程中应用的主要环节可见如下示意图1.1。 图1.1 超限分析基本流程示意图 注：1.图中黄色框选内容为可运用midas Building/Gen 进行分析主要内容。 或大震
2 反应谱分析、设计基本流程及要点 2.1 概述 反应谱分析是抗震设计中最常用的分析方法，反应谱分析中需要定义设计反应谱、振型组合方法、地震作用方向等数据。设计规范一般考虑地震强度和远近的影响、建筑的重要性等综合因素提供了设计反应谱函数。 2.2 基本流程 图2.2.1 运用midas Building 进行反应谱分析基本流程图 注： 1. 实际工程中基本以PKPM 导入为主，已进行过的数十个分析显示：模型中构件与荷载能够完全准确导入，但所有参数需要重新定义，具体导入过程详见[附件一]。若导入ETABS 模型，出错较多，可尝试通过广厦或盈建科二次转换； 2. 若仅进行反应谱阶段分析，则无需进行设计（浪费时间）； 3. 本过程参数调整阶段基本流程见下图2.2.2。 图2.2.2 参数调整基本流程图
弹性、弹塑性时程分析
PKPM软件园地 建筑结构.技术通讯 2007年1月 弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用 杨志勇 黄吉锋 （中国建筑科学研究院 北京 100013） 0 前言 地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。几十年来，人们积累了大量的实测地震资料，这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。与此相对应，时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。但是，由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性，弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法；虽然如此，抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性，还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法；尤其是考虑了结构的弹塑性性能后，弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。 《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）第3.6.2，5.1.2，5.5.1，5.5.2，5.5.3等条文规定了时程分析相关的内容。下面结合TAT ，SATWE ，PMSAP 和EPDA 等软件应用，探讨如何将弹性、弹塑性时程分析正确应用到结构设计中去。 1 弹性时程分析的正确应用 11 正确地在软件中应用弹性时程分析方法需要对规范的相关条文规定有正确的认识。以下几点是需要特别明确的： （1）抗震规范第5.1.2条第3点规定，“可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值”。在设计过程中，如何实现“较大值”有不同的做法：1)设计采用弹性时程分析的构件内力响应包络值的多波平均值与振型分解反应谱法计算结果二者的较大值直接进行构件设计；2)在实现振型分解反应谱方法时，放大地震力使得到的楼层响应曲线包住时程分析楼层响应曲线的平均值。 图1 SATWE 地震作用放大系数 前一种做法可能使得构件配筋较大，因为在时程分析过程中，构件内力的最大响应具有不同时性，采用包络值进行设计会使得构件内力，尤其是压弯构件内力偏于保守。因此， TAT ，SATWE ，PMSAP 等软件均提供了地震力放大功能。SATWE 地震作用放大系数见图1，可以通过适当地放大振型分解反应谱法的地震作用来满足相应的规范要求。TAT 软件给出了一种折中的做法，如果设计者进行了弹性时程分析，则程序会将弹性时程分析结果作为一种地震荷载工况进行组合、设计。但是为了避免设计结果过于保守，程序会进行构件弹性时程分析内力的预组合。 （2）“采用时程分析方法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线”。建筑结构在不同地震波作用下的响应差别可能较大，选用多条地震波的平均值可在一定程度上避免离散性。人工模拟地震波一般是以规范反应谱为基础，通过蒙特卡罗方法来得到，更加贴近规范反应谱或反映场地土的当地特征。TAT ，SATWE ，PMSAP ，EPDA 等软件按照结构的特征周期给出多组天然波和人工波，见图2。无论是进行弹性还是进行弹塑性时程分析，均要选取足够数量的地震波进行计算，以得到有代表意义的结果。 图2 按照特征周期区分的地震波库 （3）“多波平均地震响应系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符”。其条文说明解释为二者在各个周期点上相差不大于20％。对于人工波来说，这一规定一般是天然满足的，因为人工波是拟合规范反应谱得到的。对于天然波来讲则较难满足，因为规范的反应谱是依据众多实际采集的地震动时程曲线通过平滑化后的概率平均意义上的结果。图3所示为上述软件地震波库0.45s 特征周期中的2条天然波的动力放大系数谱曲线，可见与规范反应谱的差异还是明显的。那么如何执行规范的这条规定呢？其实规范的规定从概念上讲是合理的，因为频谱特征是地震波的最重要特征之一，一定程度上会影响时程分析结果的合理性。一种可行的做法是判断某条实际地震波 第一作者简介：杨志勇，男，1974.6出生，工学博士，副研究员。