SATWE模型转PERFORM-3D实例

附D-1附录DSATWE模型转PERFORM-3D实例附D.1SATWE模型参数设置本节实例为一高层建筑结构，如图附D.1所示。图附D.1分析实例PKPM模型由于当前版本PERFORM-3D不具备多核并行计算功能，因此计算速度和计算规模有限，为使其能运用于高层和超高层结构计算分析，往往采用刚性楼面假定，以便大大减少结构计算模型的自由度数。弹性楼板假定设置下的SATWE计算模型，对梁、板和墙进行细分，细分后的墙模型类似精细有限元模型，不同于PERFORM-3D的宏观墙模型，梁、板的细分也大大增加了结构计算模型的自由度，因此，需要后续转PERFORM-3D计算模型的情况下，SATWE计算模型通常采用刚性楼板假定设置。刚性楼板假定设置情况下的SATWE计算模型经转换后没有楼板，而楼板上的荷载及自重荷载在SATWE计算模型生成时已经导荷至周边支撑构件。SATWE前处理中需设置和处理的个步骤：1).打开分析和设计参数补充定义对话框，选择如图附D.2中左下角的选项;2).特殊构件补充定义中，选择“弹性板”栏，按“全楼删除”项(图附D.3)，删除所有弹性楼板;3).进行内力和配筋计算。附D-2图附D.2SATWE分析和设计参数补充定义对话框图附D.3删除SATWE模型弹性楼板附D-3附D.2SATWE模型转NosaCAD及编辑处理展开NosaCAD树形控件中的辅助工具栏，点击“转入SATWE模型”项(图附D.4)，打开SATWE模型转NosaCAD模型参数设置对话框(图附D.5)。在“读入参数选项”中选择读入配筋，因为PERFORM-3D采用宏观墙模型，这里不选择墙细分。材料参数取值选标准值，通常弹塑性分析采用标准强度值。刚性楼板假定下转过来的模型没有楼板，楼板材料密度不用考虑。在有楼板的情况下，通常楼板自重已导到梁上，楼板材料密度取零。读入的配筋是SATWE的直接计算结果，实际配筋可能会有提高，“配筋放大百分比”项中可设置相应的提高比例。按“确定”按钮生成NosaCAD模型。图附D.4NosaCAD辅助工具图附D.5SATWE模型转NosaCAD模型参数设置对话框图附D.6NosaCAD模型线框图图附D.7NosaCAD模型实体图附D-4打开生成的NosaCAD模型(图附D.6、图附D.7)，按NosaCAD树形控件“建模与弹性分析─前处理─生成内嵌梁”项(图附D.8)，打开“添加内嵌梁选项”对话框(图附D.9)，按图中参数设置，按“确定”按钮，生成模块给出所生成的内嵌梁数(图附D.10)图附D.8NosaCAD建模控件图附D.9添加内嵌梁选项对话框图附D.10内嵌梁添加完成后的信息窗口图附D.11包含添加内嵌梁的结构局部图附D-5按NosaCAD树形控件生成“建模与弹性分析─前处理─模型检验和参数生成”项(图附D.8)，生成NosaCAD弹性模型。图附D.12NosaCAD弹塑性分析控件按NosaCAD树形控件“弹塑性分析─前处理─生成模型参数”项(图附D.12)，生成弹塑性分析模型参数。从SATWE转过来的模型，某些情况下因配筋不完整或超筋，导致弹塑性分析模型参数生成错误(图附D.13)。配筋不完整是因为SATWE计算结果只给出主要截面位置的配筋，没有构造配筋，如有些梁跨中截面只给出梁底配筋。按构造配筋的墙没有配筋值。对于单边配筋的杆截面，弯矩-曲率截面模型的参数无法生成，出现报错。图附D.13NosaCAD弹塑性分析参数生成报错附D-6图附D.14弹塑性计算参数生成过程信息文件(1)打开“弹塑性计算参数生成过程信息文件.dat”，查看给出的错误信息，其主要是杆单元和面单元(墙单元)的配筋问题。大部分未配筋的杆件部位或截面部位都不是主要受力部位，可按一定配筋率进行配筋。按NosaCAD树形控件“弹塑性分析─前处理─杆正截面配筋”项，打开“杆正截面配筋”对话框(图附D.15)。在“主要部位最小配筋量”编辑窗口填入最小配筋率，这里的“主要部位”是指截面上的。按“配钢筋”按钮，程序将对整个结构的混凝土杆件的配筋情况进行扫描，若截面位置上的配筋量少于给定的最小配筋量，则按所给出的最小配筋量配筋。图附D.15杆正截面配筋对话框附D-7再次生成弹塑性分析模型参数，打开“弹塑性计算参数生成过程信息文件.dat”，这次给出错误信息已大大减少(图附D.16)。对于未配筋的面单元，主要是墙体，将其分离出来显示，然后进行配筋。图附D.16弹塑性计算参数生成过程信息文件(2)图附D.17NosaCAD组定义控件图附D.18实体组定义对话框附D-8按NosaCAD树形控件“建模与弹性分析─前处理─定义─实体组”项(图附D.17)，打开实体组定义对话框(图附D.18)，按“添加组”按钮添加一个组，选择表中添加的组，然后按“按单元号添加实体”按钮，打开“加入组的单元”对话框，将“弹塑性计算参数生成过程信息文件.dat”文件中给出的未配筋单元号复制进编辑窗口(图附D.19)，不用去除文字，程序会自动过滤。按“确定”按钮退出，在实体组定义对话框可以看到实体组中所添加的单元数。按实体组表中实体组的“组外显示”列的“灯泡”(图附D.20)，关闭组外显示，只显示未配筋的面单元(图附D.21)。图附D.19按单元号添加组单元对话框图附D.20关闭实体组以外单元的显示附D-9图附D.21未配筋面单元图附D.22面单元配筋控件按NosaCAD树形控件“弹塑性分析─前处理─面单元配筋”项(图附D.22)，打开面单元配筋对话框(图附D.23)。SATWE转过来的模型中，未配筋的墙单元一般是只需按构造配筋的单元。在对话框中选择“按配筋率”选项，按“加配筋”按钮二次，在配筋参数表中设置相应的配筋率，表中的“X、Y、Z”设置配筋矢量方向(AutoCAD的全球坐标)，如矢量(0,0,1)指定竖向配筋，矢量(1,1,0)在X方向和Y方向排列的墙的水平方向均有投影，可指定X方向和Y方向墙的水平方向的配筋。按“指派”按钮，选择图附D.21中的墙单元，完成墙单元配筋。按实体组表中实体组的“组外显示”列的“灯泡”，打开组外显示(图附D.20)，重新显示整个结构。图附D.23面单元配筋对话框附D-10再次生成弹塑性分析模型参数，仍有错误信息，打开“弹塑性计算参数生成过程信息文件.dat”(图附D.24)，文件中显示的错误主要是杆件弯矩-曲率截面模型参数存在的问题，基本上是配筋原因造成的。按上面分离出未配筋墙体的方法，将其分离出来显示(图附D.25)。图附D.24弹塑性计算参数生成过程信息文件(3)图附D.25通过分组显示的有错误信息的杆单元用AutoCAD的List命令查看杆单元的配筋，或打开“杆正截面配筋”对话框，按“读取”按钮，得到杆件的配筋(图附D.26)。可以看到，这些杆件的配筋超筋，或截面上下部位的配筋相差很大。这些杆件的配筋可根据工程实际情况予以修正，这里将配筋率设置成3%(图附D.27)，然后指派给这些杆单元。附D-11图附D.26读取有错误信息杆单元的配筋图附D.27杆单元配筋设置再次生成弹塑性分析模型参数，命令行给出“弹塑性计算参数生成完毕”信息。按NosaCAD树形控件“建模与弹性分析─前处理─定义─楼层组”，打开楼层组对话框(图附D.28)，里面的楼层组和楼层组里的实体，实体包括单元和荷载，由PKPM模型的相应楼层中导入而来。为在后续生成的PERFOEM-3D模型中，实现构件按楼层分组，以及刚性楼面假定，这里将楼层组保存至楼层组文件中。按“保存”按钮，将楼层组保存在指定的文件中，本实例楼层组文件名取storygrp1.nsg。附D-12图附D.28楼层组对话框附D.3生成PERFORM-3D模型按树形控件“辅助工具—生成PERFORM-3D模型文件”项，打开“转PERFORM-3D模型参数选项”对话框(图附D.29)。在“荷载与质量”参数表中选择需要转入PERFORM-3D模型的荷载与质量，并设置相应的折减系数。转入PERFORM-3D的荷载仍按NosaCAD的荷载组分组，包括从SATWE转入时的恒载和活载。线荷载和结点荷载与SATWE导荷生成的荷载相同，质量按PERFORM-3D重力值模式转入PERFORM-3D模型。在“地面加速度时程”选项组中选择地面加速度输入方向和地面加速度记录文件，设置相应的地面加速度峰值(PGA)，加速度单位为mm/s2，生成的PERFORM-3D地震波加速度单位为g。NosaCAD读取的加速度文件要求仅包含加速度时程记录，加速度记录时间间隔在“时间间隔”编辑窗口设置。按预览按钮“V„”，可观察地震波的图形，核对读入的地震波加速度时程是否无误。PERFORM-3D要求将同时输入的地面加速度作为一组地震波，在“地震波组名”编辑窗口设置相应的组的名称。生成的PERFORM-3D地震加速度输入格式文件在模型文件相同目录的Records子目录下，将地震波组的子目录复制到PERFORM-3D相应的Records目录中。附D-13图附D.29转PERFORM-3D模型参数选项对话框“墙单元边缘加大百分比”参数表用于设置墙边缘的截面加强，如暗柱和翼缘等。SATWE模型采用柱单元模拟这些墙边缘的加强情况，选择“有边柱按边柱加大边缘纤维”后，生成PERFORM-3D时，这些边柱作为墙截面的边缘纤维予以考虑。“单元分组”参数表用于对结构构件进行分组，PERFORM-3D中通过对单元的分组，便利于对较大规模结构的分区域和分单元类型的前后处理。单元所属组的划分借助NosaCAD的实体组或楼层组划分功能进行，“读入实体组或楼层组”将划分好的单元组读入到当前对话框，未划入定义组的单元将被划入公共组中。按“读入实体组或楼层组”按钮，读入上节中定义的楼层组文件storygrp1.nsg，随后表中给出按楼层和单元划分的各单元数(图附D.30)。图附D.30PERFORM-3D单元分组PERFORM-3D高层和超高层分析时通常采用刚性楼面假定，选择“设置刚性楼板”选项，按“刚性楼板设置”按钮，打开刚性楼板设置对话框(图附D.31)。读入上节中定义的楼层组文件storygrp1.nsg，生成PERFORM-3D时，在楼面上的各结点的水平平动和绕竖向轴转动自由度将设置为相互协调一致，实现刚性楼板的变形模式。附D-14图附D.31刚性楼板设置对话框梁剪切铰的设置与否可根据跨高比来确定，一般情况下取2.5。层间位移参照点用于设置查询层间位移角的结点串，按“层间位移参照结点”按钮，打开“层间位移参数设置”对话框(图附D.32)，选择在同一水平位置的各楼层结点。需要查询多个位置的层间位移角，可设置多个结点串。因NosaCAD已提供了PERFORM-3D计算结果的层间位移角查询后处理功能，这里的结点串选取稍做处理即可。图附D.32层间位移参数设置对话框附D-15生成的PERFORM-3D模型所在目录名的长度不能大于12个字符，目录名和项目名需要一致，为NosaCAD文件名+“_PF3D”，因此NosaCAD文件名不能大于7个字符。按“确定”按钮，生成PERFORM-3D计算模型。如果模型没有问题，最后给出PERFORM-3D模型生成完毕的信息(图附D.33)。图附D.33模型生成完毕信息附D.4PERFORM-3D模型计算分析打开生成的Exp2_PF3D目录下的PERFORM-3D模型(图附D.34)，检查一下模型的相关参数(图附D.34~图附D.41)。图附D.34模型及模型构件分组附D-16图附D.35按楼层组设置的刚性楼面图附D.36结点质量附D-17图附D.37钢筋混凝土梁截面弯矩-曲率模型滞回曲线图附D.38钢筋混凝土柱纤维截面附D-18图附D.39剪力墙纤维层图附D.40梁杆非线性模型组成附D-19图附D.41梁上荷载附D-20按工具条中的，在结构底部定义一个截面(图附D.42)，按“New”按钮，定义一个Section，这里取名“Basesection”，选择一层的柱组和墙组，并选择组中的柱和墙，单元切割位置选择单元与支座相连的结点。结构底部定义的截面用于基底剪力的查询。