结构百问11-Midas弹塑性动力时程分析

问：Midas动力弹塑性时程分析步骤

主要步骤：建立模型-弹性设计-更新配筋-定义塑性铰-输入时程分析数据-运行分析-查看结果

对于钢结构可以跳过弹性设计和更新配筋步骤，直接进行弹塑性动力时程分析。其中定义塑性铰和输入时程分析数据是关键步骤。

1、定义塑性铰

根据单元类型的不同，选择不同的塑性铰方式。一般混凝土梁单元定义主弯矩方向塑性铰，混凝土柱定义轴力-弯矩铰，钢桁架定义轴力铰。混凝土截面采用Clough滞回模型，钢材截面采用随动硬化滞回模型。铰特性值软件可以自动计算。

梁塑性铰

定义好塑性铰后需要分配到不同的构件截面。特性-塑性材料-分配非弹性铰。

2、定义时程分析数据

（1）时程荷载函数

根据选波依据选择合适的天然波及人工波。Midas采用自定义地震波数据时，第一列数据时间的单位是s，第二列加速度的单位是g。SAP2000采用自定义地震波数据时，第一列数据时间的单位是s，第二列数据加速度的单位是m/s^2。在使用时需要先转换一下。

时程荷载函数

（2）时程荷载工况

分析时间：20秒（指地震波的分析时间，若地震波的作用时间为50秒，我们只分析到20秒处），分析时间步长：0.02s（表示地震波上的取值步长，一般不要低于的地震波的时间间隔），输出时间步长：1（整理结果时输出时间步长，例如结束时间为20秒，分析时间步长为0.02秒，则计算结果有20/0.02=1000个，如果在输出时间步长中输入2，则表示输出以每2个为单位中的较大值，即输出第一和第二时间段中的较大值，第三和第四时间段的较大值，以此类推）。分析类型：非线性，分析方法：直接积分法。时程类型：瞬态（地震波），当波为谐振函数时选择线性周期。加载顺序：接续前次 DL+0.5LL。阻尼计算方法：质量和刚度因子。

时程荷载工况

（3）地面加速度

地面加速度用于定义地震波作用方向，可以只施加单方向地震动，也可以同时施加多方向地震动，还可以考虑不同方向地震动到达时间不同的行波效应。《抗规》规定，当结构采用三维空间模型等需要双向（二个水平向）或三向（二个水平和一个竖向）地震波输入时，其加速度最大值通常按1（水平1）：0.85（水平2）：0.65（竖向）的比例调整。

地面加速度

3、时程分析结果

可以查看节点位移时程曲线、单元应力时程曲线及塑性铰状态。

节点位移时程曲线

塑性铰状态

塑性铰状态：B-IO-LS-CP-E（未屈服-立即使用-安全-全截面屈服-破坏）对应于Midas中的Level1~Level5。

构件的性能评价

有点经验是，弹性时程分析的结果一般与反应谱法相差不大，弹塑性时程分析的基地剪力、应力最大值、位移最大值结果不大于反应谱法的5~6倍时，结果较为合理。

-2016年5月9日