YJK动力弹塑性时程分析详解
动力弹塑性时程分析技术抗震应用阐述
动力弹塑性时程分析技术抗震应用阐述高层建筑是当前建筑的主要形式，新材料、新技术的应用使得建筑质量提高，功能越来越齐全。
但其结构设计也更复杂，施工难度加大，因此对其抗震施工技术提出了更高的要求。
高层建筑的投资数额较大，周期也相对较长，而动力弹性时程分析技术是一项综合性较强的技术工作，涉及每一个环节，一旦出现问题，必将影响到施工质量。
从而延误工期，甚至引发安全事故，带来严重的损失。
所以，在施工过程中，必须加强建筑结构抗震设计中对动力弹塑性时程分析技术的应用，进而保证及时解决潜在的隐患。
1.动力弹塑性时程分析技术概述弹塑性时程分析方法可以有效的将结构作为弹塑性振动体系进行相应的分析，并通过对地震波数据在地面运动中的输入应用，可以有效的进行下一步的积分运算，进而可以得出地面加速度随着时间的变化而发生的变化，同时，还可以得出结构的内力与变形随着时间的变化而变化的整个过程。
动力弹塑性时程分析技术的应用通常有以下几个步骤：第一，通过对几何模型的建立，进而实现网格的划分工作；第二，对材料的本构关系进行确定，并根据各个构件自身的单元类型及材料类型的确定，进而对结构的质量、刚度及阻尼矩阵进行确定；第三，根据本场地的地震波，并对模型的边界条件进行定义，进而得出相应的计算结果；第四，根据计算所得出的结果进行进一步的处理工作，并根据处理的结果进行结构整体性可靠度的评估。
2 高层建筑动力弹塑性时程分析技术管理现状2.1材料设备管理中的问题材料是建筑的基础，现代化高层建筑用途不同，所用的材料也千差万别，加上各种新型材料日新月异，种类繁多，管理十分复杂。
如果购置时质检把关不严、储存方式不合理，很容易出现材料不能及时供应等情况，或导致材料性能下降，或与工程技术要求不相符。
各项机械设备、电气设备也是施工中不可或缺的元素，由于制度不健全、监督不严，存在着违规操作等不规范行为，这就导致动力弹塑性时程分析技术在实际的工程施工过程中不能得到有效的反应。
动力弹塑性分析步骤
文献一
结构弹塑性动力时程分析是将建筑物作为弹塑性振动系统，直接输入地面地震加速度记录[5]，对运动方程直接积分，从而获得计算系统各质点的位移、速度、加速度和结构构件地震剪力的时程变化曲线。
通过计算还可以分析出结构的薄弱层和构件塑性铰位置。
所以这种分析方法能更准确而完整地反映结构在强烈地震作用下的变形特性，是改善结构抗震能力、提高抗震设计水平的一项重要措施。
弹塑性动力分析步骤：
1）建立整体结构模型；
2）定义材料的本构关系，通过对各个构件指定相应的单元类型和材料类型确定结构动力响应的各参数；
3）施加恒、活荷载等竖向荷载值以及风等横向荷载；
4）输入适合本场地的地震波；
5）定义模型的边界条件；
6）计算，并对结果进行评定。
文献二
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) 建立结构的几何模型并划分网格；
(2) 定义材料的本构关系，通过对各个构件指定相应的单元类型和材料类型确定结构的质量、刚度和阻尼矩阵；
(3) 输入适合本场地的地震波并定义模型的边界条件，开始计算；
(4) 计算完成后，对结果数据进行处理，对结构整体的可靠度做出评估。
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1地震波组合晒选限制条件➢单条考虑各地震波组合在第1，2阶周期的平均反应谱值➢必要时，适当增加相邻特征周期的可选地震波或者放宽主次方向地震峰值加速度值以满足以上的限制条件选波文本结果一：wavecombin 2选波文本结果二：wdynaSpec3原则上，任一组合均满足规范要求！计算结果文本结果——wdyna 、wdynaSpec 1内力及位移图形结果——层位移+层位移角+层剪力+层弯矩2地震波与反应谱对比结果3。
钢筋混凝土结构的弹塑性动力时程分析研究
弹塑 性动力 时程 分析法 亦称 直接 动力 法 ， 方 法 是将 建 筑 物 作 为 弹塑 性 振动 系 统 建立 振 动 方 程 。 该 主要 目标是 获取结 构 的位移 场 、 变场 及应力 场 ， 应 这三 者 之 间具有 密 切 的关 系 ， 我 们 仅需 获 得结 构 位 故
中图分 类号 ： Ｔ ９３ ２ Ｕ ７ ．３
文献标 识码 ： Ａ
对高层钢筋混凝土建筑结构 ， 传统的简化分析计算手段已难以满足复杂结构的设计要求。钢筋混
凝 土是 由两种不 同性 质 的材 料组合 而成 ， 的性 能直接 依赖 于混凝 土和钢 筋 的材 性 。在非 线性 阶段 ， 它 混 凝 土和钢筋 本身 的非 线性性 能 以及 二 者之 间粘结 的非 线性 性 能 ， 将 不 同程度 地 在组 合 材 料 中反 映 出 都 来， 钢筋混 凝土结 构受 力变形 过程本 来 就是一 个非 线性 动 态过 程 ， 要实 现结 构 的设 计 目标 ， 就要 正 确把 握结 构 的真 实行 为 ， 就必须 依据结 构 真实受 力变 形 机制 进行 分析 。这 时 如果 仍 用线 弹 性 分析 方 法进 也 行计算 ， 不能正 确地 反映结 构 的实际 变形和 受力 特点 ［ 就 卜 。在 我 国 ， 多 复杂体 型 的高 层建 筑都 建造 许 在地震 多发 区 ， 在遭 遇强 烈地 震作用 时 ， 这些结 构有 可能 进入 弹塑性 工作状 态 ， 以结构 分 析时 ， 须考 所 必 虑材料 的弹 塑性性 能 。基于上 述原 因 ， 们致 力发展 结 构非线性 动力 分析 方法 ， 人 弹塑性 动力 时程分 析属 其 中的一类 分析方 法 。
２ 分 析方 法
对于有抗震设防要求的建筑结构 ， 尤其是高层、 超高层建筑 ， 进行弹塑性动力反应分析是十分必要 的， 因为在 “ 中震 ” “ 和 大震 ” 用 下 ， 作 这些结 构一 般都 处 于弹 塑性 工作 状 态 ， 这 些结 构 进 行 较 准确 的分 对 析， 一定要考虑其材料的弹塑性性质。我国现行的《 建筑抗震设计规范》 高层建筑混凝土结构技术规 和《 程》 都明确规定“ 对不规则的、 具有明显薄弱部位的、 较高 的高层建筑结构 ， 宜进行罕遇地震的弹塑性变 形分 析”５６。 由于影 响建筑结 构 弹塑性动 力反 应的 因素较 多 ， ［－］ 建筑 结构 的弹 塑性 动力反 应分 析是 一项
ABAQUS弹塑性时程分析注意事项
一、YJK转ABAQUS1、YJK模型的合理简化⑴YJK的模型，如果存在次梁布置不规则、次梁与核心筒搭接不规则、次梁与核心筒开洞相交等情况，会造成模型转化失败，因此，转之前需对模型进行一些合理的简化，既要避免模型转化失败，同时尽可能保持原有模型的特性，防止简化过多，造成简化的模型与原模型在结构动力特性上差别较大，总之一句话，模型简化坚持“简单但不失真”的原则。
此过程不可能一蹴而就，需要反复尝试，简化从少入多，简化越少越好。
⑵验证简化模型的有效性。
模型转过来以后并不是万事大吉，还需要对比模型进行检验。
首先转成线弹性模型，此模型的目的就是采用ABAQUS分析模型的动力特性，查看YJK与ABAQUS两软件计算所得的质量与周期是否一致。
若在误差允许范围内，则可进行下一步操作，反之，则需对简化的YJK模型就行修改。
⑶模型验证有效后，下一步转成弹塑性时程分析模型。
转弹塑性时程分析模型之前，有几个问题需要注意：①关于楼板楼板是采用刚性楼板还是采用弹性楼板，取决于楼板有没有缺失，若整层楼板开洞很小，且我们不关注楼板的应力状态，则分析时采用刚性楼板即可，后续abaqus弹塑性时程分析时不对楼板细分，会节约计算成本；反之，若楼板缺失严重，且楼板应力分布是重点关注的东西，则YJK要对板指定弹性板3或弹性板6或弹性模。
后续ABAQUS分析时会对板就行细分。
板内钢筋根据施工图进行确定，但目前导入ABAQUS却不能查看板内钢筋应力分布情况（此问题有待继续研究）。
②关于梁柱ABAQUS采用纤维单元进行模拟。
梁柱内钢筋采用等效的矩形钢管进行模拟，后续可以查看钢筋的受压损伤因子与受拉损伤因子。
梁柱单元细分数目可取2m。
③关于材料强度由于ABAQUS分析未考虑箍筋的作用。
因此可通过取材料平均值来适当考虑箍筋对混凝土的约束作用。
⑷参数设置成功以后即可计算，当然计算之前需对电脑进行设置，保证程序可以自动调入子程序。
⑸ABAQUS分析结果查看，ABAQUS的默认历史时程输出只有能量的输出，我们关心的顶点时程位移曲线，层间位移角，基底剪力这些需要自己编写命令流输出，以供后续处理。
佳构STRAT与YJK大震弹塑性时程算例对比
图 1-1、钢悬臂柱，地震波
2、佳构 STRAT 模型
用 1 个柱单元模拟。按照一般工程标准，柱纵向纤维等分 10 段，框形截面两边纤维细分 13、12 份。材料本构采用程序隐含的 Clough 模型，屈服后刚度为弹性刚度的 0.01 倍。如图 1-2 所示。 预加竖向轴压力分成 10 级加载，加载过程考虑材料非线性。在竖向加载结束后的应力、应变状态 基础上，考虑地震波动荷载作用。计算得到顶端时程曲线，见图 1-4。
2、佳构 STRAT 模型
采用 14 单排墙模拟。在单元内部沿平面二维细分得到 纤维片。包含 3 种纤维：混凝土、主筋、分布筋，其中主筋 纤维沿单元两侧边分布，分布筋纤维分布同混凝土。 按照 STRAT 一般工程标准，一个墙单元内部，纵横向 8x8 细分，见图 3-1。计算得到顶端时程曲线见图 3-2，内力位移滞回曲线(Q2-Dx)见表 3-1。
1) STRAT 悬臂墙位移曲线，体现了渐变性、规律性。STRAT 计算滞回曲线，规则完整，不同轴 压下体现渐变性，体现捏缩、刚度退化特征。但没有负刚度(墙延性低于柱)。 2) YJK 悬臂墙位移曲线没有体现刚度退化，不符合基本特征，模拟失败。 3) YJK 悬臂墙位移曲线异常，没有体现渐变性，紊乱，部分异常发散。 4) YJK 悬臂墙滞回曲线没有体现任何混凝土特征，甚至连钢结构的特征都不具备。
2-73
三、混凝土悬臂墙
1、模型概况
悬臂墙厚度 0.3m，截面高度 hw=3.2m，总高度 Hw=12.0m，采用 1x4 墙单元模拟。分别作用竖向压 力 Nz=4000kN、8000kN、12000kN、16000kN。 材料参数同前面混凝土悬臂柱，见图 2-1。墙两侧端柱纵筋 As=120cm2，水平筋配筋率 1.5%，竖 直筋配筋率 0.3%。地震波情况同前面钢悬臂柱。地震波峰值分别取 100、200、300、400、500gal，持 续时间为 30s。仅考虑墙平面内地震作用。结构阻尼比 0.04，不考虑几何非线性。 YJK 模型不能施加集中质量，计算采用显式积分，需考虑结构自重。因此采用加竖向轴压力等效 成质量的方式进行计算。
结构动力弹塑性分析方法
结构动力弹塑性分析方法1.动力理论动力理论是直接通过动力方程求解地震反应。
由于地震波为复杂的随机振动，对于多自由度体系振动不可能直接得出解析解，只可采用逐步积分法.通过直接动力分析可得到结构响应随时间的变化关系，因而该方法又称为时程分析法。
时程分析法能更真实地反映结构地震响应随时间变化的全过程，并可以得到强震下结构的弹塑性变形，因此己成为抗震分析的一种重要方法。
多自由度体系地震反应方程为：[][][][])}({)}({)}({)}({t xM t x K t x C t x M g -=++ (1.1) 在弹塑性反应中刚度矩阵与阻尼矩阵亦随时间变化，因此不可能求出解析解，只能采取数值分析方法求解。
把整个地震反应的过程分为短而相等的时间增量缸，并假定在每一个时间区间上体系的各物理参数均为常数，它们均按区间起点的值来确定，这样就可以把非线性体系的分析近似按照一系列连续变化的线性体系来分析。
方程(1．2)适用于结构的任何时刻，则对于结构t t ∆+时刻的地震反应方程可以表示为：[][][][])}({)}({)}({)}({t t xM t t x K t t x C t t x M g ∆+-=∆++∆++∆+ (1.2) 令:)}({)}({}{t xt t x x -∆+=∆ (1.3) )}({)}({}{t x t t x x-∆+=∆ (1.4) )}({)}({}{t x t t x x -∆+=∆ (1.5))}({)}({}{t xt t x x g g g -∆+=∆ (1.6) 择将式(1.3)与式(1.2)相减得到结构的增量平衡方程：[][][][]}{}{}{}{g xM x K x C x M ∆-=∆+∆+∆ (1.7) 2.方法介绍时程分析法的基本过程是将地震波按时段进行数值化后，输入结构体系的微分方程中，采用逐步积分法对结构进行弹性或弹塑性地震反应分析，得 到结构在整个时域中的振动状态全过程，并描述各个时刻结构构件的内力和变形。
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%。
弹塑性时程分析
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，也称为弹塑性直接动力法。
基本原理多自由度体系在地面运动作用下的振动方程为：式中、、分别为体系的水平位移、速度、加速度向量；为地面运动水平加速度，、、分别为体系的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵。
将强震记录下来的某水平分量加速度－时间曲线划分为很小的时段，然后依次对各个时段通过振动方程进行直接积分，从而求出体系在各时刻的位移、速度和加速度，进而计算结构的内力。
式中结构整体的刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵通过每个构件所赋予的单元和材料类型组装形成。
动力弹塑性分析中对于材料需要考虑包括：在往复循环加载下，混凝土及钢材的滞回性能、混凝土从出现开裂直至完全压碎退出工作全过程中的刚度退化、混凝土拉压循环中强度恢复等大量非线性问题。
基本步骤弹塑性动力分析包括以下几个步骤：(1) 建立结构的几何模型并划分网格；(2) 定义材料的本构关系，通过对各个构件指定相应的单元类型和材料类型确定结构的质量、刚度和阻尼矩阵；(3) 输入适合本场地的地震波并定义模型的边界条件，开始计算；(4) 计算完成后，对结果数据进行处理，对结构整体的可靠度做出评估。
计算模型在常用的商业有限元软件中，ABAQUS、ADINA、ANSYS、MSC.MARC都内置了混凝土的本构模型，并提供了丰富的单元类型及相应的前后处理功能。
在这些程序中一般都有专用的钢筋模型，可以建立组合式或整体式钢筋。
以ABAQUS为例，它提供了混凝土弹塑性断裂和混凝土损伤模型以及钢筋单元。
其中弹塑性断裂和损伤的混凝土模型非常适合于钢筋混凝土结构的动力弹塑性分析。
它的主要优点有：(1) 应用范围广泛，可以使用在梁单元、壳单元和实体单元等各种单元类型中，并与钢筋单元共同工作；(2) 可以准确模拟混凝土结构在单调加载、循环加载和动力荷载下的响应，并且可以考虑应变速率的影响；(3) 引入了损伤指标的概念，可以对混凝土的弹性刚度矩阵进行折减，可以模拟混凝土的刚度随着损伤增加而降低的特点；(4) 将非关联硬化引入到了混凝土弹塑性本构模型中，可以更好的模拟混凝土的受压弹塑性行为，可以人为指定混凝土的拉伸强化曲线，从而更好的模拟开裂截面之间混凝土和钢筋共同作用的情况；(5) 可以人为的控制裂缝闭合前后的行为，更好的模拟反复荷载作用下混凝土的反应。
YJK减隔抗震专题
43
概念—
采用这种方式建模时，局部 坐标系采用斜撑的局部坐标 系表达，具体为：U1为斜 撑起点至终点方向(按建模 顺序1点到2点)；在杆件竖 直布置时，U2为整体坐标 系Y轴方向，其他情况U2为 U1与整体坐标系Z轴平面内， 并与U1垂直。U3根据右手 螺旋法则确定。
50
隔震结构设计
• 隔震结构：利用隔震元件，以集中发生在隔震 层的较大相对位移，阻隔地震能量向上部结构 传递。
• 基本思想：是在建筑中设置柔性隔震层，地震 产生能量在向上部结构传递过程中，大部分被 柔性隔震层吸收，仅有少部分传递到上部结构 ，从而降低上部结构的地震作用，提高其安全 性。
51
隔震结构设计
解决减震隔震计算中所有的非线性属性计算问题 也提供直接积分方法计算减隔震结构。
• 还可采用振型分解法的上部结构计算，计算结果是考虑 了隔震垫阻尼效应的、延长的周期结果的各层地震作用
58
隔震层以下的结构设计
《抗规》12.2.9 ： 1、隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地 震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算 。 2、隔震层以下的结构（包括地下室和隔震塔楼下的底盘） 中直接支承隔震层以上结构的相关构件，应满足嵌固的刚度 比和隔震后设防地震的抗震承载力要求，并按罕遇地震进行 抗剪承载力验算。隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下 的层间位移角限值应满足表12.2.9要求。
天然地震波库数量丰富（每个特征周期下有80-200条）
精编弹塑性时程分析法资料
服点，后续反向加载时直线指向所经历过的最大位移点。 ④ 中途卸载时，卸载刚度取 k1。
《工程结构抗震与防灾》电子教案 东南大学 源自幼亮§4 弹塑性时程分析法
9
2. 双线型模型力学描述：
设 P(Ui ) 、U i 表示ti 时刻结构的恢复力与变形，则在ti1时刻刚度退化双线
P(Ui ) P(U7 )
刚度降低系数为
4
k4 k1
Py U yk1
故
P(U i1 )
P(U3)
P(U
7
)
Py Uy
(U i1
Py Uy
(U i1
U3) U7
)
（4.1.11）
《工程结构抗震与防灾》电子教案
东南大学
丁幼亮
§4 弹塑性时程分析法
U 0 ，U U6
初始条件为
U i U 6 ， P(U i ) P(U 6 ) 0
刚度降低系数为
P(U 2 )
(U 2 U 6 )k1
故
P(U i1 )
P(U 2 ) U2 U6
(U i1
U6 )
（4.1.7）
需要指出，式（4.1.2）～式（4.1.7）中，U 2 、 P(U 2 ) 、U 3 、U5 、 P(U5)
(1) 在弹性阶段,K 是定值,不随变形而变化. (2) 在弹塑性阶段,K 值随结构变形状态不同而改变。 (3) 由于地震下结构变形为一个循环往复的过程，因此 K 值随着变形也是
个循环往复的过程。
因此，弹塑性时程分析法必须首先确定刚度与变形之间的关系，
YJK-ABAQUS接口软件使用说明
YJK-ABAQUS接口软件使用说明一、简介ABAQUS软件在弹塑性时程分析中有使用越来越广的趋势。
该软件计算稳定，求解效率高。
提供建筑结构中梁、柱、斜撑、板与墙分析用的梁、壳单元，包含弹性材料与众多非线性材料模型。
内嵌的混凝土损伤本构模型，与10版混凝土规范建议的本构模型理论基本一致。
同时提供隐式积分与显示积分动力微分方程求解方法，显示积分求解可直接接力隐式求解结果，在隐式求解结果基础上进行后续时程分析；二次开发的难度相对较低，用户自定义的混凝土材料本构子程序可通过Fortran语言实现，简单的编译环境配置后即可将子程序编译链接到ABAQUS主程序中。
然而，ABAQUS用于建筑结构分析与设计时显得针对性偏差，YJK软件一直专注于建筑结构的设计功能，建模迅速、方便、快捷，能准确根据规范的各项分析计算与调整要求做出配筋设计。
YJK与ABAQUS接口软件，极大的方便工程师将YJK模型快速导入到ABAQUS中，使用ABAQUS的单元/自定义单元、本构模型进行非线性求解，并将结果输出。
接口软件的主要特点有：A.各类构件（板、梁、柱、斜撑、墙）正确转换，包含钢-混凝土组合截面，弧梁（墙）自动转换为多段的直线梁（墙）。
B.杆构件采用纤维梁模型，墙板采用分层壳模型。
C.非线性分析之前，施加重力荷载作为结构的初始内力状态，复杂结构初始内力来自于施工模拟，转入的施工模拟顺序与YJK中指定相同。
D.依据《混规》附录C建议值给出钢筋及混凝土的本构模型。
E.读取YJK施工图中的实际配筋面积作为结构的配筋。
依据10版《混规》附录C建议的单轴本构模型，采用Fortran语言编制的Umat/Vumat 子程序，附带在安装目录下，Umat子程序适用于单调加载，Vumat适用于往复加载。
且未考虑箍筋对混凝土性能的影响，工程师可依据相关文献酌情提高混凝土强度以模拟箍筋的有利贡献。
非线性分析后，后处理所需数据暂未输出（开发中）。
二、接口软件转换操作流程1数据准备1.1在YJK上部结构计算模块中完成建模、计算及设计接口软件直接读取YJK建模与前处理中的荷载、构件截面、材料及空间组装关系。
弹塑性动力时程分析中的钢管混凝土本构
C 40 C 50
(11)
1.0
0.02353 3.305 105 2 0.02557 3.291105 2
当 0 且
C 40 C 50
(12)
0 , 弹性模量为:
E 37640 E 43380 C 40 C 50
(13)
50000 Young's modulus(N/mm2) 45000 40000 35000 30000 25000 20000 0 0.5 ξ 1
C40H C50H C40Z C50Z
1.5
2
图 5 零应力状态弹性模量关于 的曲线 图 5 显示在约束效应系数小于 0.5 时，两种模型的曲线变化都很明显，随着约束效应系 数的增加，趋于平稳。 五．结论： 本文对两种钢管混凝土本构模型以及混凝土规范的素混凝土本构模型进行分析， 比较不 同模型下钢管对核心混凝土的约束效应， 以及在低应力状态下钢管内核心混凝土与中素混凝 土本构的性能。结果显示，两种钢管混凝土本构都可以对核心混凝土产生明显的约束效应， 但却无法退化为素混凝土本构， 由本构导出的零应力状态下弹性模量存在较大偏差， 在较低 应力状态下混凝土的骨架曲线甚至明显低于素混凝土，且这一偏差在约束效应系数小于 0.5 时尤其明显，在这种情况下误差会较大。此外，相对于韩林海模型，在较高应力状态下，钟 善桐模型中的核心混凝土几乎不会发生强度降低现象，因此在实际应用中应该更加慎重。 Reference [1] 袁伟斌，金伟良。钢管混凝土的等效本构关系研究。浙江大学学报，2004,38(8):984-990 [2] Susantha K., Ge H, Usami T. Uniaxial stress-strain relationship of concrete by various shaped steel tubes[J]. Engineering Structures, 2001,23(10):1331-1347. [3] Hsuan-The Hu, M.ASCE, Chiung-Shiann Huang, Ming-Hsien Wu. Nonlinear analysis axially loaded concrete-filled tube columns with confinement effect. JOURNAL OF STRUCTURAL ENGINEERING, 2003, 129(10): 1322-1329. [4] 钟善桐。钢管混凝土结构。清华大学出版社，北京，2003. [5] 韩林海。钢管混凝土结构。科学出版社，北京，2007。 [6] 混凝土结构设计规范。中国建筑工业出版社，北京，2011.
弹性时程分析YJK
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%。
建筑工程结构动力弹塑性时程分析
建筑工程结构动力弹塑性时程分析摘要：本文主要对深圳某建筑工程结构动力弹塑性时程情况进行了分析，包括弹塑性分析方法、单元类型及有限元模型、抗震情况等，最后对该工程的总体抗震性能作出评价，并提出建议。
关键词：结构; 动力弹塑性; 时程分析; ABAQUSAbstract: this paper mainly to the shenzhen a building engineering structure dynamic elastic-plastic time history analysis, including elasto-plastic analysis method, the unit type and finite element model, such as seismic situation, and finally, the engineering of the overall seismic performance evaluation to make, and puts forward some Suggestions.Keywords: structure; Dynamic elastic-plastic; Time history analysis; ABAQUS 工程概况该项目位于深圳地铁3号线六约站原检修主厂房的上部，为12层的保障性住房。
原检修主厂房为纯框架结构水平向跨度为12m，竖向跨度为18m及21m。
层高12.3m，基础为人工挖孔桩。
本次设计是在原有已完工建筑基础上进行。
先设一层转换层，层高7.2m，然后是塔楼部分，均为12层，结构形式为剪力墙结构。
工程特点：一是转换结构，塔楼没有墙肢落地；二是大跨结构，混凝土转换梁最大跨度达21m；三是竖向刚度突变，首层层高12.3m，第二层层高7.2m。
结构动力弹塑性时程分析（一）弹塑性分析方法目前常用的弹塑性分析方法从分析理论上分有静力弹塑性（pushover）和动力弹塑性两类，从数值积分方法上分有隐式积分和显式积分两类。
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1地震波组合晒选限制条件➢单条考虑各地震波组合在第1，2阶周期的平均反应谱值➢必要时，适当增加相邻特征周期的可选地震波或者放宽主次方向地震峰值加速度值以满足以上的限制条件选波文本结果一：wavecombin 2选波文本结果二：wdynaSpec3原则上，任一组合均满足规范要求！计算结果文本结果——wdyna 、wdynaSpec 1内力及位移图形结果——层位移+层位移角+层剪力+层弯矩2地震波与反应谱对比结果3。
YJK-大震弹塑性软件EP应用要点培训
大震弹塑性计算软件YJK-EP应用要点2019-7本文主要讲解大震弹塑性计算软件YJK-EP使用中应知应会的技术要点，但是不包括操作流程的讲解，YJK-EP的操作可参照用户手册。
一、基本概念1、反应谱法与时程分析法《抗规》5.1.5条的条文说明：弹性反应谱理论仍是现阶段抗震设计的最基本理论，规范所采用的地震影响系数曲线为《抗规》5.1.5条给出的曲线，它由大量同类地震记录的统计平均，并加以规则平滑化后的结果。
见下图：按照如上图的地震计算方法简称反应谱CQC法。
时程分析法是抗震分析的补充方法，他是按输入地震波进行结构的反应计算，《抗规》5.1.2条文说明：进行时程分析时，鉴于不同地震波输入进行时程分析的结果不同，要求选用的地震波的地震影响系数曲线与反应谱法的地震影响系数曲线在“统计意义上相符”，即“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会小于振型分解反应谱法的80%，每条地震波输入的计算结果不会小于的65%。
从工程角度考虑，这样可以保证时程分析结果满足最低安全要求。
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%。
”在弹性时程和YJK-EP结果菜单中的“反应谱规范谱”菜单下，即可得到如上每条地震波的地震影响系数曲线和规范的地震影响系数曲线（绿色曲线）的对比，这里每条地震波的地震影响系数曲线都是在弹性时程计算中同时计算出的。
根据这种对比可直观看到所选地震波的属性是否合格，如低于规范谱曲线太多时说明该条波计算出的地震力不够，高于规范谱曲线太多时说明该条波计算出的地震力太大。
结构自振周期T是结构的基本属性，在查看如上地震影响系数曲线时，更应关注横坐标为结构自振周期T处的谱值对比，因为“统计意义上相符”的规定要求各条曲线在结构主要自振周期T处与规范谱接近，结构底部剪力主要由这些周期对应振型的内力组合而成。
弹塑性时程分析详解84页PPT
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪
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目标最佳。
2 弹塑性时程分析流程
完整的弹塑性时程分析过程如下图所示，程序提供下图所有功能模块，计算完成后以图 形和表格的方式输出超限结构弹塑性分析报告所用数据。
线弹性分析 与设计
分析与设计 施工图
选择地震波
3组或7组
弹塑性时程 分析
生成数据
含钢筋数据
动力方程求解
NewMark数 00200 -0.00200 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 0.00000 -0.00100 0.00000 -0.00000 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 -0.00100 0.00000 -0.00200 0.00200 0.00100 -0.00000 -0.00100 … 对话框中参数应按如下方式设置： 步长设置：0.02； 故数据起始行号：5，因前 5 行数据为说明行； 一行数据个数：5。
4.1.2 地震波选择
弹塑性动力时程分析结果，对地震波的依赖程度比较高。同一结构，采用不同的地震波， 计算结果可能有非常明显的差异。依据《高规》[4]5.5.1 条第 6 款：进行动力弹塑性计算时， 地面运动的加速度时程的选取、预估罕遇地震作用时的峰值加速度取值以及计算结果的选用 应符合该规程第 4.3.5 的规定。
称为“主波文件名-次波文件名”，点击“打开导入目录”即可切换到文件生成目录对文件 进行校核。
实例如下： $ LOMA PRIETA HISTORY AT ANGLE 90 IN G UNITS $ GIVEN IN EQUAL TIME STEPS OF 0.02 SECONDS $ USED IN ETABS EXAMPLES EX13, EX14 AND EXAMPLE $ ACC ACC ACC ACC ACC
楼层时程曲线
后处理查看
各层包络曲线
构件损伤
性能设计结果
图 2 弹塑性时程分析流程
根据弹塑性分析流程，设置的功能按钮如下图，依次点击按钮即可完成弹塑性时程分析 与结果查看。
图 3 弹塑性分析主菜单
3 线弹性分析与设计
弹塑性分析模块不单独设置建模模块，直接接力 YJK 上部结构的模型。弹塑性分析所用 模型，可以是最终用于成图的模型，也可以是经过适当简化的模型。适当简化是指经过简化 后的弹塑性分析模型，弹性阶段的主要计算结果应与多遇地震分析模型的计算结果基本相同， 两种模型的边界条件（嵌固约束）、主要振型周期、振型和总地震作用应一致[3]。
★弹塑性时程分析：考虑构件材料的非线性性能，混凝土、钢筋与钢材的滞回特性。除 了材料以外，其它各项参数的考虑方法与弹性时程分析相同。程序同时给出弹性与弹塑性时 程分析功能，目的是方便工程师通过比对弹性与弹塑性结果，更好的对计算结果和结构抗震 性能做出判断。
材料强度代表值： 包含三种材料强度。目前只放开标准值选项。 ★设计值：按《混规》4.1.4 条取混凝土材料的峰值强度，按 4.2.3 条取钢筋峰值强度；
图 7 自动筛选地震波组合对话框
4.1.3 弹塑性计算参数
生成弹塑性数据之前，应先对参数进行设置。点击主菜单弹塑性计算参数按钮，将弹出 参数设置对话框如图 8 所示。计算参数对话框分三个选项页：模型参数、构件参数与计算 参数。
4.1.3.1 模型参数
图 8 参数设置对话框
输出模型： 包含三项计算内容，既可同时勾选，也可任意两两组合或者只选其中某一项内容进行计
图 5 地震波选择及参数设置对话框 图 6 添加地震波对话框
上面对话框中显示的是按场地特征周期分类的天然波与人工波数据，每个场地特征周期 下均有上百条地震波供选择。
(1) 如果工程师已经确定分析用的天然地震波和人工地震波，可以直接从天然地震波组 和人工地震波列表中选定相应的地震波后，点击列表框下的选择按钮将地震波添加到中下部 的已选地震波列表。点击确定添加已选中的地震波组。
算。 ★周期分析：用于线弹性周期的求解，该模型与构件参数选项页中不出钢筋模型按钮组
合，可以对带钢筋与不带钢筋模型进行线弹性周期求解。线弹性周期分析结果可以查看结构 的动力特性（周期与振型动画可在振型显示菜单下查看），方便与多遇地震分析模型的相应 结果进行比对。
★弹性时程分析：此处的弹性时程与弹性时程模块的求解方式是不同的，弹性时程模块 采用振型叠加法进行求解，本模块采用直接积分法进行求解，整个过程材料保持为线弹性。
4 按钮功能说明
4.1 参数设置 4.1.1 用户波导入
此功能用于导入用户拥有（YJK 地震波库以外）的地震波。既支持导入 YJK 格式地震波， 也可以导入其它软件支持格式地震波。正确填写所需参数后即可将用户波导入 YJK-EP 地震 波库。
如果工程师需要添加自定义的 YJK 格式地震波。可先按 YJK 支持的地震波数据，写好文 本文件，示例自定义地震波的格式如下： $wavename C: NW D: 0.005 PW:
一、操作说明
1 安装和运行环境说明
本软件具备独立的数据生成、计算以及后处理功能，但不具备建模和配筋设计功能，必 须依托于和配合 YJK 已有产品的建模与配筋设计功能使用。与 YJK-A 产品一同安装，点击安 装文件（.exe 文件）后，按提示逐步进行及即可完成安装，安装完成后，在主菜单上可看到 本软件的菜单按钮（如图 1）。
(2) 如果没有明确限定使用哪条地震波，可以使用 YJK“自动筛选符合规范要求地震波 组合”功能由程序自动选择。点击图 6 中自动筛选符合规范要求地震波组合按钮，在弹出 对话框（如下图）中，先添加备选的天然波和人工波，再指定筛选波的条件以及人工波与天 然波数后（一般为 1 条人工波和 2 条天然波，或者 2 条人工波和 5 条天然波）。点击筛选地 震波组合按钮后，程序按要求自动选出多个符合要求的地震波组合。
图 1 弹塑性分析菜单位置图
由于弹塑性计算内容多，数据存储与交互量大，若将中间计算数据存放于硬盘，将大幅
降低计算效率。因此，建议配置 64 位操作系统，并且保证有充分的内存完成整个计算，软
件正常运行的最低配置和建议配置见下表。
项次
最低配置
建议配置
操作系统版本
XP
Win7
CPU
Intel 酷睿 i3 或者更高，否则计 Intel 酷睿 i7，主频 3.0GHz 及以上
$: 地震波说明行，（该行可省略） C: 地震波类型，NW：天然波；AW：人工波，（该行可省略）
D: 地震波步长，（该行不可省略） PW: 主波数据起始标志，（如有主波数据，该行必须有） SW: 次波数据起始标志，（如有次波数据，该行必须有） 保存好地震波数据文件后（注意将数据文件后缀名取为.txt 或.TH，否则会被过滤掉）， 点击对话框（图 4）左上角“添加文件”按钮，在弹出对话框中选择一个或多个 YJK 格式地 震波数据文件，点击“导入”按钮后，程序会导入用户定义的 YJK 格式地震波数据。YJK 格 式地震波示例文件 ExampleWave.txt 可在安装目录下 WaveData\UserWaves 文件夹中查看。
弹塑性分析应当考虑模型的实际配筋[4]。在方案初始评估阶段，未形成施工图之前，生 成数据时自动依据构件的配筋面积并考虑构造要求生成构件的钢筋，此时弹塑性时程分析用 模型已带上钢筋。如果已经在施工图模块修改过梁、柱、墙的施工图，并保存了施工图数据， 程序生成弹塑性分析模型时将读取用户保存后的钢筋作为模型的实际配筋。
第 4.3.5 条的主要要求有： (1) 选择 3 组或者 7 组地震波。 (2) 地震波的“有效持续时间”不宜小于周期的 5 倍，并且应大于 15s。 (3) 多组地震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。条文说明中对统计意义相符的解释为：在对应于结构主要 振型的周期点上相差不大于 20%。 若通过人工选择，一般情况下很难一次性选择到同时满足上述要求的地震波，往往需要 多次试算，模型体量大时非常耗时。目前 YJK 程序提供自动选波功能。自动选波功能具有波 库丰富，效率高的特点。点击地震波选择按钮，将弹出图 5 所示对话框，再点击图中添加 地震波按钮，将弹出图 6 所示地震波添加对话框。
如果不做任何简化处理能顺利完成计算是最为理想的，因为模型简化多少会带来偏差， 但准确合理地简化模型有利于提高计算速度与稳定性。工程师可以根据实际经验简化模型后 再进行弹塑性时程分析。程序将提供自动简化模型的功能，主要是去除次要的梁，如对形成 结构抗侧力体系作用不大的次梁、悬臂梁等。简化后的模型可以通过图形查看，以后版本程 序将允许用户对自动简化后的模型进行交互修改。
图 4 导入自定义波对话框 如果工程师需要添加非 YJK 格式的自定义波。可通过上述对话框中的自由数据格式地震 波导入功能导入。 用户添加的每个数据文件中应只有一个方向的地震波数据，需通过主波与次波文件合并 组成 YJK 数据格式文件。点击“自由数据格式地震波”按钮后，用户根据需要导入的地震波 文件中的数据排列方式设置对话框中的相关参数（见下面例题）， 选择需要导入的主次地 震波文件后，点击“导入与合并”按钮，程序即会自动合并两文件中的数据。合并后文件名
算太慢
主频 2.8GHz
主板
无特殊要求，主流主板提供商 七彩虹 iGame Z97 烈焰战神 X