MIDAS-PUSHOVER分析方法

2、MIDAS/Gen适用范围 MIDAS/Gen适用范围
高层结构
空间结构
体育场
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3、pushover分析原理 pushover分析原理
方法原理： 方法原理： Pushover分析通过考虑构件的材料非线性特点，评估构件进入弹塑性状 态直至到达极限状态时结构性能的方法。 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。 分析目的： 分析目的： 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、中震可修的规范要求，然后再通过pushover分析评价结构在大震作用下 是否满足预先设定的目标性能。如： 1、通过pushover分析得到结构能力曲线。与需求谱曲线比较，判断结 构是否能够找到性能点，从整体上满足设定的大震需求性能目标。 2、性能点状态下结构的最大层间位移角是否满足规范“层间弹塑性位 移角限值”的要求。（框架1/50,框剪1/100,纯剪1/120,框支层1/120） 3、是否在模拟结构地震反应不断加大的过程中，构件的破坏顺序（塑 性铰开展）和概念设计预期相符， 梁、柱、墙等构件的变形, 是否超过构件 某一性能水准下的允许变形。
静力弹塑性分析方法静力弹塑性分析方法-Gen 730版 730版
北京迈达斯技术有限公司
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4、操作流程详解-定义推覆工况 操作流程详解-
荷载
将最终(n+1)步骤的增分量作为 后面的增分荷载
等差级数对应的 增分荷载
预测的坍塌荷载 Qud*X 分析获得的 最终荷载(坍塌荷载) Qu
结构性能状况判断
性能点
Pushover分析工况 Pushover分析工况
设定需求谱
参考阻尼线（ 参考阻尼线（图中 红色线） 红色线） 参考周期线（ 参考周期线（图中 白色射线） 白色射线） 性能点产生方法， 性能点产生方法，两种方法均可
性能点处基底剪力、控制点的位移。 性能点处基底剪力、控制点的位移。可与小震下基底剪力及控制点位移 比较，判断大震pushover分析结果的合理性。一般为3 pushover分析结果的合理性 比较，判断大震pushover分析结果的合理性。一般为3～4倍。
内容目录
• 1 大震分析程序简介 • 2、MIDAS/Gen适用范围 • 3、 pushover分析原理 • 4、操作流程详解 • 5、 常见问题与解答
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1、主要大震分析程序
方法
优缺点
分析得到的荷载-位移关系 能力曲线
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转换为加速度-位移关系 能力谱曲线
3、pushover分析原理 pushover分析原理
需求谱曲线：地震作用的响应谱转换为用ADRS(Acceleration-Displacement Response Spectrum)方式表现的需求谱(demand spectrum)。
4、操作流程详解-配筋输入 操作流程详解方法1 方法1：利用程序配筋设计的结果
特点：PUSHOVER分析时混凝土构件需配置钢筋，程序直接将设计配筋结果赋予构件。
对于梁柱，“排 序”选为“特性 值”，“更新配 筋”项激活
点“全选”按钮 可自动勾选构件 别忘了最后 更新配筋
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勾选要编辑验算的构件截面
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4、操作流程详解-定义主控数据 操作流程详解-
（2） 定义pushover主控数据
（位置： 设计-pushover分析-pushover主控数据）
步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计” 步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计”
设置刚度折减率默认值
定义PUSHOVER铰的刚度折减率默认值： 在此修改默认 值后点击确认键，则所有铰的刚度折减率都将自动修改。
自动计算具有分布型铰特性的梁单 元的屈服强度时， 元的屈服强度时，需要参考梁单元某个 位置的特性(如配筋) 位置的特性(如配筋) ：I端、J端、中心
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4、操作流程详解-配筋输入 操作流程详解-
对于墙，“排序” 选为“墙号＋ 层”， “更新配 筋”项激活
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4、操作流程详解-配筋输入 操作流程详解方法2 方法2：用户自定义配筋结果
特点：在设计-钢筋混凝土构件设计参数-编辑验算用梁（柱、墙）截面参数，输入验 算用截面，构件的最终实配配筋结果以此为准。可在方法一更新后配筋的基础上修改。
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3、pushover分析原理 pushover分析原理
能力谱曲线与需求谱曲线 能力（谱）曲线：Pushover分析通过逐渐加大预先设定的荷载直到最大性能控制点 位置，获得荷载－位移能力曲线(capacity curve)。多自由度的荷载－位移关系转换为 使用单自由度体系的加速度－位移方式表现的能力谱(capacity spectrum)。
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4、操作流程详解-配筋输入 操作流程详解-
（1）配筋条件的输入
步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计” 步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计”
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Sa
Amax
5% Elastic Spectrum
Performance Point Demand Spectrum
Capacity Spectrum
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3、pushover分析原理 pushover分析原理
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4、操作流程详解-定义主控数据 操作流程详解定义初始荷载
在PUSHOVER 荷载工况中选择考虑初始荷载。 适用于所有PUSHOVER荷载工况 考虑轴力变化的影响时需要考虑初始荷载
定义收敛条件
4、操作流程详解-定义推覆工况 操作流程详解两个问题：如何推？推到何种程度？ 两个问题：如何推？推到何种程度？ MIDAS/Gen中提供两种Pushover分析方法：
A、基于荷载增量的荷载控制法 基于荷载增量的荷载控制法 B、基于目标位移的位移控制法 MIDAS/Gen的荷载控制法： MIDAS/Gen的荷载控制法：采用全牛顿－拉普森（Full-Newton的荷载控制法 Raphson）方法。 牛顿－拉普森方法是采用微分原理求解的方法。 优点：是速度快，荷载概念明确。 缺点：面对一个未知结构，荷载增量数不好控制，结构达到最大 承载力后开始进入下降段，此时无法再增加荷载（Gen 730 可进行判断，然后自动保证收敛）。
Sa Sa
transform
Tn
Response Spectrum Demand Spectrum
Tn,1
2 Tn Sd = 2 Sa 4π
Tn,2
Sd
性能点：通过比较两个谱曲线，得到一个交点——性能点（performance Point）。 性能点的状况，决定着结构的性能水平(performance level)。
应用程序
MIDAS/Gen
主要特点
能直接做剪力墙结构——实现便 利，结果稳定，易于掌控。
1、优点：方法简单，便于理解。与动力时 程分析法相比，Pushover方法概念清晰， 实施相对简单，能使设计人员在一定程度 上了解结构在强震作用下的反应，迅速找 到结构的薄弱环节，从而完善抗震设计。 push-over） （push-over）2、不足：和实际结构的动力大震反应有一 定差异，只能定性进行计算和整体把握， 作为大震设计的参考。
采用纤维墙元模型——程序复杂， 价格昂贵，需组建专业团队。 适用于杆系结构——大跨场馆、 框架等，采用先进的纤维模型。 采用纤维墙元模型——全英文、 手动命令输入，对操作者要求高， 适用于科研院校等。 可以做墙元。——操作便利，但 人为可干预性较弱。
Perform 3D
PKPM系列 PKPM系列
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4、操作流程详解-定义推覆工况 操作流程详解-
（3）定义pushover工况
（位置： 设计-pushover分析-pushover荷载工况）
步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计” 步骤同“钢筋混凝土结构抗震分析及设计”
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弹性极限
位移
基于荷载增分法的Pushover分析 基于荷载增分法的Pushover分析 Pushover
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4、操作流程详解-定义推覆工况 操作流程详解-
基于目标位移的位移控制法 MIDAS/Gen的位移控制法是由用户定义目标位移，然后逐渐 增加荷载直到达到目标位移的方法。目标位移分为整体控制和 主节点控制两种，整体控制是所有节点的位移都要满足用户输 入最大位移，位移也是整体位移，不设置某一方向的位移控制 。主节点控制是用户指定特定节点的特定方向上的最大位移的 方法。基于性能的耐震设计大部分是先确定可能发生最大位移 的节点和位移方向后给该节点设定目标位移的方法。 初始的目标位移一般可假定为结构总高度的1%、2%、4%。 这些数值一般相当于最大层间位移值，与结构的破坏情况相关 。一般认为，整体结构达到该位移时，结构的破坏程度已包含 并超过大震下结构的性能状态点。
∆ roof
F
C a p a c it y C u r v e
C a p a c ity S p e c t r u m
V b ase
P u sho ver A n a ly s is
Sa
tr a n s fo r m
V b ase
∆ roof
M D O F S y stem
Sd S D O F S y s tem
修改图形显示状况
与建筑物新旧相关
性能点状况下的结构等效周期与等效阻尼
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4、操作流程详解
（1）配筋条件的输入； （2）定义pushover主控数据； （3）定义pushover工况； （4）定义铰特性值，并分配铰； （5）计算与查看pushover分析结果。
静力弹塑性 分析
SAP2000、 SAP2000、ETABS
适用于杆系结构——墙需用支撑 框架代替，实现起来较复杂。
PKPM系列 PKPM系列 ABAQUS MIDAS/Gen
能直接做剪力墙结构
动力弹塑性 分析
1、优点：能较真实地反映结构在时程地 震波下的耗能状况，从而判断结构的抗震 性能。 2、不足：A、对软硬件要求比较高，计算 时间很长，结果不便于整理。B、对使用 人员技术水平要求高。操作和学习时间长 （一般高级软件要半年以上）。C、动力 弹塑性分析目前还是世界各国正在研究的 领域，方法还不够成熟。因为以上原因， 不容易得到稳定和满意的结果，因此目前 也只能作为参考。