PKPM软件讲稿-弹性动力时程分析

PKPM参数设置教程PKPM是一款常用的结构分析和设计软件，它具有简单易用、功能强大的特点。

在进行结构分析和设计时，正确设置PKPM的参数是非常重要的，本教程将为大家详细介绍PKPM参数设置的步骤和注意事项。

一、模型参数设置1.材料参数：在PKPM中，材料参数包括混凝土、钢筋等材料的强度和弹性模量等属性。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况输入正确的材料参数。

2.截面参数：截面参数是指梁、柱、梁柱节点等构件的截面尺寸和形状等属性。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况输入正确的截面参数。

3.支座参数：支座参数是指结构的支座类型、支座刚度等属性。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况输入正确的支座参数。

二、荷载参数设置1.面积荷载：在PKPM中，面积荷载可以是均布荷载、集中荷载等。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况输入正确的面积荷载参数，包括荷载的大小和作用位置等。

2.点荷载：点荷载是指作用在结构上的集中力或集中力矩。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况输入正确的点荷载参数，包括荷载的大小和作用位置等。

3.温度荷载：温度荷载是指由于温度变化引起的结构变形。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况输入正确的温度荷载参数，包括温度变化范围和温度变化系数等。

三、分析参数设置1.分析类型：在PKPM中，分析类型包括静力分析、模态分析和动力时程分析等。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况选择合适的分析类型。

2.求解控制：在PKPM中，求解控制包括杆件分析控制和节点分析控制等。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况设置合适的求解控制参数。

3.分析选项：在PKPM中，分析选项包括荷载组合、组合类型等。

在进行结构分析和设计之前，需要根据实际情况选择适合的分析选项。

四、设计参数设置1.验算参数：在PKPM中，验算参数包括构件的抗弯强度、剪切强度等。

在进行结构设计之前，需要根据实际情况设置正确的验算参数。

[ B]dv
e
（2）
式中：[B]为几何矩阵，通过几何矩阵，由位移可求得应变。[D]为本构矩阵，通过本构矩阵，由应变可 求得应力。由于非线性效应，[B]、[D]矩阵是不断变化的。对弹塑性问题而言，一旦知道任何时刻的几 何矩阵、本构矩阵，通过积分点的数值积分，即可得到单元刚度矩阵。也就是说，各积分点无论是处于 弹性或塑性状态，我们可以都得到对应时刻的单元刚度矩阵。再通过边界条件，即可逐步求解得到节点 位移向量，进一步可求得任意一处的位移、应变及应力，实现分析的目标。在上述离散化的过程，最一 般的单元是三维实体单元，其位移模式可以是线性的或者是二次的，视精度与效率的要求而定。在具体 问题中，由于受力与变形机制的特殊性，导致位移场与应力场具有一些特殊性，合理利用这些特殊性， 并作出相应的假定，可大大提高计算效率和精度。如采用直法线等假定形成板单元，采用平截面等假定 形成梁单元等。 对弹塑性动力方程的求解，一般可分为两种求解算法：即隐式与显式。隐式算法常采用 Newmark 法，但它需要求解全区域的联立方程，因此，它不但求解过程复杂，而且容易导致结果不收敛的情况。 显式算法采用中心差分法， 对动力学方程进行时间积分， 由一个时间增量步的动力学条件下求解下一时 间增量步的动力学条件，当时间增量充分小时，不会产生结果不收敛的情况，可获得问题的解答，因此 显式算法特别适合弹塑性动力时程分析，它的基本过程如下： 先将弹塑性动力方程改写如下：
4．ABAQUS 弹塑性动力时程分析
ABAQUS 是国际上最先进的大型通用有限元分析软件之一，它的非线性功能达到世界领先水平，从 而使其具有力学系统仿真的功能，它广泛应用于工程和科研各个领域。近年来，我国工程界将它成功应 用于弹塑性动力时程分析，其分析结果得到业内专家们广泛认可。 4.1 材料本构关系 ABAQUS 自带丰富的本构关系模型，可描述混凝土、钢材、岩土、高分子材料等物质的应力与应变 关系。另外，ABAQUS 还提供用户材料接口程序 UMAT 及 UVMAT，因此可使用户自定义材料本构关系。 对建筑结构来说， 主要涉及混凝土与钢材两种材料， 钢材本构关系可采用二折线或三折线弹塑性本 构关系，由于钢材质地均匀、性能稳定，其动力滞回模型也较为简单,下面重点描述混凝土的本构关系。 ABAQUS 软件中，混凝土本构关系模型有混凝土弥散开裂模型、混凝土开裂模型及混凝土塑性损伤模型。 其中混凝土塑性损伤模型（Concrete Damaged Plasticity）可描述混凝土受动力往返作用下的力学行 为， 故而广泛用于地震作用下的弹塑性动力时程分析。 下面通过考察单轴特征荷载作用下的应力与应变 关系曲线来把握混凝土塑性损伤模型的主要概念。

❖ 主梁分隔房间，次梁不分隔房间，修改板厚，楼板开洞等都以房间为 单位，所以按主梁输入较方便。
❖ 当主梁输和当次梁输在程序处理上也有很多不同点，计算和绘图结果 也会不同。按主梁中输入的次梁将由SATWE、TAT进行空间整体计算， 由于主次梁的相互作用，主、次梁之间不仅传递竖向力，还传递弯矩 和扭矩，因此能真实地反应结构的刚度，在大多数情况下计算比较准 确；按次梁输入的次梁则不参与整体计算，在TAT或SATWE的“PM 次梁内力与配筋计算”中按连续梁二维计算模式计算，其各支座均无 竖向位移。
柱、梁、斜柱支撑杆件需输入截面形状类型、尺寸及材料。对于墙定 义其厚度，墙高程序自动取层高。对于洞口限于矩形，需输入宽和高的 尺寸。 ❖修改：修改各构件材料和截面尺寸。修改截面尺寸时，如果该构件已经 布置在标准层上，则这些构件同时被修改。
1. 构件布置
❖删除：删除已定义的截面种类。如果该构件已布置在标准层上，则这些 构件一起被删除。 ❖布置：将构件布置在网格或节点上。 ❖清理：将从未使用过的构件从定义表中删除。
（2）网格生成
❖ 轴线显示：打开或关闭轴网的显示。 ❖ 形成网点：将几何线条转变成楼层布置需用的白色节点和红
色网格线。程序经常根据需要自动进行。 ❖ 网点编辑：有六个子菜单。 ❖ 轴线命名：为指定轴线命名。 ❖ 网点查询：用光标指定目标，查询节点坐标或网格长度。 ❖ 网点显示：网点数据显示开关，点击后可显示节点坐标或网
❖ 功能：采用二维内力计算模型进行平面框架、排架结构的内力分 析和配筋计算；根据规范及构造手册要求自动进行构造钢筋配置； 绘制梁柱施工图，且有多种施工图绘制方式供选择。
（3）多高层建筑结构三维分析与设计软件TAT
❖ 功能：对多、高层钢筋混凝土结构以及钢-混凝土组合结构进行内力分析和 配筋计算；进行结构弹性动力时程分析等。

荷载输入：输入梁、柱、墙以及节点荷载。
楼面恒活：依照从下至上的次序定义荷载标准层。但凡楼面均布恒载和活载都一样 的相邻楼层都应视为同一荷载标准层，只需输入一次。
设计参数：输入构造总信息、材料信息、地震信息、风载信息、绘图参数等。
楼层组装：进展构造竖向布置。每一个实际楼层都要确定其属于哪一个构造标准层、 属于哪一个荷载标准层，其层高为多少，从而完成楼层的竖向布置。
板既可以按弹性考虑，也可以按刚性板考虑，是一种接近实际状况的模型。由于构 造自由度数增多，计算工作量增加，效率降低。 ❖ 当构造布置较规章时，承受TAT即能满足精度要求，效率较高。当构造简洁，存在 较多布置不规章的简洁剪力墙，或楼板局部开大洞时，应选用SATWE。 ❖ SAT-8用于八层以下的多层构造。
〔3〕楼层定义：平面布置的核心程序
1. 构件布置 2. 本层信息 3. 本层修改 4. 截面显示 5. 绘墙线和绘梁线 6. 偏心对齐 7. 换标准层 8. 层编辑
构件布置
1. 构件布置
❖新建：定义各类构件〔柱、梁〔包括梁和次梁〕、墙、洞口、斜杆〕 的材料和截面尺寸。 ❖ 柱、梁、斜柱支撑杆件需输入截面外形类型、尺寸及材料。对于墙定 义其厚度，墙高程序自动取层高。对于洞口限于矩形，需输入宽和高的 尺寸。 ❖修改：修改各构件材料和截面尺寸。修改截面尺寸时，假设该构件已经 布置在标准层上，则这些构件同时被修改。
1. 构件布置
❖删除：删除已定义的截面种类。假设该构件已布置在标准层上，则这些 构件一起被删除。 ❖布置：将构件布置在网格或节点上。 ❖清理：将从未使用过的构件从定义表中删除。
1. 构件布置
柱布置在节点上，每节点上只能布置一根柱。梁、墙布置在网格上，两节点之间的一段网格上仅能布置一根梁或墙， 梁墙长度即是两节点之间的距离。洞口也布置在网格上，可在一段网格上布置多个洞口。