Gen做弹塑性分析

静力弹塑性分析(Pushover 分析)■ 简介Pushover 分析是考虑构件的材料非线性特点，分析构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构响应的方法。

Pushover 分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。

所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target performance)，并使结构设计能满足该目标性能的方法。

Pushover 分析前要经过一般设计方法先进行耐震设计使结构满足小震不坏、中震可修的规X 要求，然后再通过pushover 分析评价结构在大震作用下是否能满足预先设定的目标性能。

计算等效地震静力荷载一般采用如图2.24所示的方法。

该方法是通过反应修正系数(R)将设计荷载降低并使结构能承受该荷载的方法。

在这里使用反应修正系数的原因是为了考虑结构进入弹塑性阶段时吸收地震能量的能力，即考虑结构具有的延性使结构超过弹性极限后还可以承受较大的塑性变形，所以设计时的地震作用就可以比对应的弹性结构折减很多，设计将会更经济。

目前我国的抗震规X 中的反应谱分析方法中的小震影响系数曲线就是反应了这种设计思想。

这样的设计方法可以说是基于荷载的设计(force-based design)方法。

一般来说结构刚度越大采用的修正系数R 越大，一般在1~10之间。

但是这种基于荷载与抗力的比较进行的设计无法预测结构实际的地震响应，也无法从各构件的抗力推测出整体结构的耐震能力，设计人员在设计完成后对结构的耐震性能的把握也是模糊的。

基于性能的耐震设计中可由开发商或设计人员预先设定目标性能，即在预想的地震作用下事先设定结构的破坏程度或者耗能能力，并使结构设计满足该性能目标。

结构的耗能能力与结构的变形能力相关，所以要预测到结构的变形发展情况。

所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来实现，所以也可称为基于位移的设计(displacement-based design)。

问: 在MIDAS/Gen中做Pushover分析的步骤?
答: Pushover Analysis 中文又称为静力弹塑性分析或推倒分析。

在MIDAS/Gen中混凝土结构和钢结构的静力弹塑性分析的步骤不尽相同。

混凝土结构的静力弹塑性分析步骤为分析->设计->静力弹塑性分析。

钢结构的静力弹塑性分析步骤为分析分析->静力弹塑性分析。

即混凝土结构必须经过配筋设计之后才能够做静力弹塑性分析，因为塑性铰的特性与配筋有关。

设计结束后，静力弹塑性分析的步骤如下：
1. 在静力弹塑性分析控制对话框中输入迭代计算的控制数据。

2. 定义静力弹塑性分析的荷载工况。

在此对话框中可选择初始荷载、位移控制量、是否考虑重力二阶效应和大位移、荷载的分布形式(推荐使用模态形式)。

3.定义铰类型(提供标准类型，用户也可以自定义)
4.分配塑性铰。

用户可以全选以后，按"适用"键。

5. 运行静力弹塑性分析。

6. 查看分析曲线。

Pushover分析原理与MIDAS_GEN计算实例科技论坛Pushover 分析原理与MIDAS/GEN 计算实例崔延卫李建新(河南省建筑设计研究院有限公司，河南郑州450014)作为结构抗震性能分析的重要方法之一，Pushover 分析将非线性静力计算结果与弹性反应谱紧密结合起来，用静力分析的方法预测结构在地震作用下的动力反应和抗震性能，在基于性能的抗震设计中得到了广泛的应用。

1Pushover 分析方法的基本原理Pushover 方法是近年来国内外应用较为广泛的一种地震反应静力弹塑性分析方法，利用静力弹塑性分析(Pushover Analysis)进行结构分析的优点在于:既能对结构在多遇地震下的弹性设计进行校核,也能够确定结构在罕遇地震下潜在的破坏机制,找到最先破坏的薄弱环节,从而使设计者仅对局部薄弱环节进行修复和加强,不改变整体结构的性能,就能使整体结构达到预定的使用功能。

对多遇地震的计算,可以与弹性分析的结果进行验证,看总侧移和层间位移角、各杆件是否满足弹性极限要求,各杆件是否处于弹性状态;对罕遇地震的计算,可以检验总侧移和层间位移角、各个杆件是否超过弹塑性极限状态,是否满足大震不倒的要求。

Pushover 方法没有严密的理论基础,它是基于以下两个假设[1]:a.假定结构的地震反应与某一等效的单自由度体系相关,这就意味着结构的地震反应仅由第一振型控制;b.在整个地震反应过程中，结构的形状向量保持不变。

显然,以上两个假设都不尽完善,侧向荷载的分布形式只与结构的基本自振周期和振型有关,没有考虑到结构高阶振型的影响;振型向量一般只凭经验假定,现阶段没有具体可行的办法,而振型向量选取的正确与否对结构特征参数的确定有较大的影响。

但经过大量的实验研究表明,对于地震反应由第一振型控制的多自由度结构,Pushover 方法可以很准确地预测结构的最大地震反应。

2Pushover 分析方法的实施步骤M IDAS/GEN 程序提供的静力弹塑性分析方法,基于两本手册[2]:美国技术应用委员会的《混凝土建筑抗震评估和修复》(ATC-40)和美国联邦紧急管理厅的《房屋抗震加固指南》(FEM A273/274)，其中混凝土塑性铰特性和性能指标来自于ATC-40,而静力弹塑性分析的具体方法则采用了ATC-40的能力谱法。

浅谈静力弹塑性分析（Pushover ）的理解与应用摘要：本文首先介绍采用静力弹塑性分析（Pushover ）的主要理论基础和分析方法，以Midas/Gen 程序为例，采用计算实例进行具体说明弹塑性分析的步骤和过程，表明Pushover 是罕遇地震作用下结构分析的有效方法。

关键词：静力弹塑性 Pushover Midas/Gen 能力谱 需求谱 性能点一、基本理论静力弹塑性分析方法，也称Pushover 分析法，是基于性能评估现有结构和设计新结构的一种静力分析方法，在一定精度范围内对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析。

简要地说，在结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力或侧向位移，单调加荷载（或位移）并逐级加大；一旦有构件开裂（或屈服）即修改其刚度（或使其退出工作），进而修改结构总刚度矩阵，进行下一步计算，依次循环直到控制点达到目标位移或建筑物倾覆为止，得到结构能力曲线，之后对照确定条件下的需求谱，并判断是否出现性能点，从而评价结构是否能满足目标性能要求。

Pushover 分析的基本要素是能力谱曲线和需求谱曲线，将两条曲线放在同一张图上，得出交会点的位移值，同位移容许值比较，检验是否满足特定地震作用下的弹塑性变形要求。

能力谱曲线由能力曲线（基底剪力-顶点位移曲线）转化而来（图1）。

与地震作用相应的结构基底剪力与结构加速度为正相关关系，顶点位移与谱位移为正相关关系，两种曲线形状一致。

其对应关系为：1/αG V S a =roofroof d X S ,11γ∆=，图1 基底剪力-顶点位移曲线转换为能力谱曲线其中1α、1γ、roof X ,1分别为第一阵型的质量系数，参与系数、顶点位移。

该曲线与主要建筑材料的本构关系曲线具有相似性，其实其物理意义亦有对应，在初始阶段作用力与变形为线性关系，随着作用力的增大，逐渐进入弹塑性阶段，变形显著增长，不论对于构件，还是结构整体，都是这个规律。

需求谱曲线由标准的加速度响应谱曲线转化而来。

Midas-Gen在减震结构动力弹塑性分析的应用【摘要】随着我国抗震设计的发展，消能减震在结构中的应用也已经非常普遍。

其中，屈曲约束支撑的应用是最为普遍的，因规范规定，消能减震结构均应做弹塑性分析计算，但由于消能减震应用往往伴随减震设备的销售，并且在方案阶段就要提供弹塑性分析报告，如果都用ABAQUS分析，时效性太慢，MIDAS-GEN有屈曲约束支撑单元，有超高的时效性，因此在减震结构动力弹塑性分析中应用广泛。

【关键词】迈达斯；动力弹塑性；屈曲约束支撑【中图分类号】TU74 【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）24-0056-021.引言近几年，随着我过超高层、减隔震的大力发展，动力弹塑性分析的需求日益增加，但是ABAQUS这种大型有限元分析软件的运算效率已经无法满足当今时代日益增长的弹塑性分析需求，因此MIDAS-GEN、SAUSAGE、YJK-EP这些弹塑性分析软件的不断升级、不断改进已经在中大型项目或者减隔震项目中广泛应用。

本文主要介绍MIDAS-GEN在含屈曲约束支撑的结构中动力弹塑性分析应用步骤。

2.弹塑性分析详细步骤2.1 结构模型的转换和对比将用于小震设计的PKPM模型或者YJK模型通过YJK转换接口导入到MIDAS-GEN中，然后进行模型准确性校核，通过反应谱分析校核六要素：前三阶周期及对应振型、振型质量参与系数、总质量、基底剪力与层间位移角。

这里需要特别注意，要特别留意转换过后要注意校核程序的地震输入信息、嵌固端信息、节点束缚信息是否吻合，以免出错。

对于转换过来的MIDAS-GEN模型有几点要特别注意：（1）要自动生成墙号后需要按同一位置修改墙号；（2）要注意质量源不要重复定义；（3）要注意层信息中刚性楼板不能重复定义。

2.2 屈曲约束支撑单元的模拟在进行模型对比之前，需要进行两次对比，第一，是从PKPM采用等效线性单元模拟刚度的模型导入到MIDAS中进行一次对比，准确无误后，建立边界非线性单元在弹性计算时刚度和PKPM等效线性单元（一般用实心方钢截面）等效，再进行一次模型可靠性对比，最后的模型可靠性对比取PKPM等效线性单元与MIDAS中采用非线性滞后系统单元的模型进行对比。