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第一部分 基础与入门1

1 PERFORM-3D软件介绍3

1.1概述3

1.2软件界面3

1.3建模阶段4

1.3.1结构总体信息【Overall information for structure】？5

1.3.2节点【Nodes】？5

1.3.3组件属性【Component properties】？6

1.3.4单元【Elements】？7

1.3.5增加或删除框架【Add or delete frames】？8

1.3.6荷载样式【Load patterns】？9

1.3.7导入导出结构数据【Import/export structure data】？9

1.3.8位移比与挠度【Drifts and deflections】？9

1.3.9结构截面【Structure sections】？9

1.3.10极限状态【Limit states】？11

1.3.11非激活单元【Inactive elements】？12

1.4分析阶段12

1.4.1荷载工况【Set up load cases】？12

1.4.2运行分析【Run analysis】？12

1.4.3模态分析结果【Modal analysis results】？14

1.4.4能量平衡【Energy balance】？14

1.4.5极限状态组【Limit state groups】？14

1.4.6变形形状【Deflected shapes】？15

1.4.7时程【Time histories】？16

1.4.8滞回曲线【Hysterisis loops】？16

1.4.9弯矩剪力图【Moment and shear diagrams】？16

1.4.10通用Pushover分析后处理【General push-over plot】？16

1.4.11目标位移法【Target displacement method】？16

1.4.12使用率曲线【Usage ratio graphs】？17

1.4.13组合与包络【Combinaitons and envelopes】？17

1.5本章小结17

1.6参考文献17

2入门实例：平面钢框架弹性分析18

2.1算例介绍18

2.2建立模型19

2.2.1启动PERFORM-3D软件19

2.2.2总体信息19

2.2.3节点操作20

2.2.4定义组件属性23

2.2.5建立单元25

2.2.6定义荷载样式27

2.2.7定义层间位移角29

2.2.8定义结构截面29

2.2.9定义极限状态31

2.3模态分析32

2.4静力分析34

2.4.1定义荷载工况34

2.4.2建立分析序列35

2.4.3查看分析结果36

2.5动力时程分析40

2.5.1定义荷载工况40

2.5.2建立分析序列42

2.5.3查看分析结果43

2.6反应谱分析44

2.6.1定义荷载工况45

2.6.2建立分析序列47

2.6.3查看分析结果47

2.7本章小结48

2.8参考文献48

第二部分 原理与实例51

3钢筋与混凝土材料的单轴本构关系53

3.1引言53

3.2钢筋的单轴本构53

3.2.1双线性弹塑性模型53

3.2.2 Mengegotto＆Pinto模型53

3.3混凝土的单轴本构55

3.3.1单轴应力-应变关系55

3.3.2往复荷载作用下混凝土的单轴本构63

3.4 PERFORM-3D中的骨架曲线及滞回环65

3.4.1骨架曲线65

3.4.2滞回环66

3.5 PERFORM-3D中钢筋与混凝土材料的单轴本构69

3.5.1 PERFORM-3D中的钢筋材料69

3.5.2 PERFORM-3D中的混凝土材料70

3.6本章小结72

3.7参考文献72

4塑性铰模型74

4.1梁柱塑性铰模型74

4.2弯矩塑性铰（M铰）74

4.2.1转角型塑性铰74

4.2.2曲率型塑性铰75

4.2.3刚-塑性铰属性的确定75

4.2.4弯曲塑性铰（M铰）的参数定义实例76

4.3轴力-弯矩相关型塑性铰（PMM铰）84

4.3.1 PMM铰基本属性84

4.3.2 PMM铰参数定义实例85

4.4塑性铰模型算例92

4.4.1算例介绍92

4.4.2建模阶段93

4.4.3分析阶段97

4.4.4分析结果100

4.5本章小结102

4.6参考文献102

5纤维截面模型103

5.1梁柱纤维截面模型103

5.2 PERFORM-3D中的梁柱纤维截面模型103

5.2.1纤维截面组件103

5.2.2框架复合组件104

5.3梁柱纤维截面模型算例104

5.3.1算例介绍104

5.3.2建模阶段104

5.3.3分析阶段112

5.3.4分析结果113

5.4剪切强度截面114

5.4.1概念介绍114

5.4.2剪切强度截面应用算例116

5.5纤维梁柱单元的轴向伸长效应119

5.6本章小结120

5.7参考文献121

6剪力墙模拟122

6.1引言122

6.2多竖向弹簧单元模型（MVLEM）理论122

6.2.1 MVLEM的研究背景122

6.2.2 MVLEM的基本列式123

6.3 PERFORM-3D剪力墙宏观单元介绍125

6.4剪力墙数值模拟实例126

6.4.1试验介绍126

6.4.2建模阶段127

6.4.3分析阶段137

6.4.4 Pushover分析139

6.4.5低周往复加载模拟140

6.5本章小结141

6.6参考文献141

7填充墙模拟142

7.1引言142

7.2原理分析142

7.2.1填充墙的破坏机理142

7.2.2填充墙分析模型142

7.2.3对角斜压杆模型的参数定义143

7.2.4 PERFORM-3D中填充墙的模拟方法145

7.3算例简介146

7.4建模阶段147

7.4.1定义等效斜压杆的材料147

7.4.2定义混凝土压杆（Concrete Strut）组件149

7.4.3定义复合组件149

7.4.4定义荷载样式150

7.4.5定义位移角150

7.4.6定义结构截面150

7.5分析阶段151

7.5.1定义重力荷载工况151

7.5.2定义动力荷载工况151

7.5.3建立分析序列152

7.6分析结果153

7.6.1空框架计算结果与试验结果对比153

7.6.2框架-填充墙计算结果与试验结果对比153

7.6.3空框架与带填充墙框架的滞回性能对比153

7.7本章小结154

7.8参考文献154

8黏滞阻尼器155

8.1引言155

8.2原理分析155

8.2.1黏滞阻尼器的耗能机理155

8.2.2 PERFORM-3D中黏滞阻尼器的模拟156

8.3算例简介158

8.4建模阶段160

8.4.1节点操作160

8.4.2定义组件161

8.4.3建立单元164

8.4.4定义位移角164

8.4.5定义结构截面164

8.5分析阶段166

8.5.1定义地震工况166

8.5.2建立分析序列167

8.6分析结果168

8.6.1模态分析结果168

8.6.2动力时程分析结果169

8.6.3有阻尼器与无阻尼器结构分析结果对比171

8.7本章小结172

8.8参考文献172

9屈曲约束支撑173

9.1引言173

9.2原理分析173

9.2.1压杆稳定问题与普通支撑的受力性能173

9.2.2屈曲约束支撑的组成与力学性能174

9.2.3 PERFORM-3D中BRB的模拟175

9.3算例简介178

9.4建模阶段180

9.4.1节点操作180

9.4.2定义材料180

9.4.3定义截面组件180

9.4.4定义BRB组件182

9.4.5定义弹性杆184

9.4.6定义端部刚域185

9.4.7定义大刚度弹簧186

9.4.8定义复合组件186

9.4.9建立单元186

9.4.10定义荷载样式186

9.4.11定义位移角188

9.4.12定义结构截面189

9.5分析阶段189

9.5.1定义重力荷载工况189

9.5.2定义动力荷载工况189

9.5.3建立分析序列190

9.6分析结果191

9.6.1顶点位移时程191

9.6.2基底剪力时程191

9.6.3顶点位移-基底剪力滞回曲线191

9.6.4 BRB响应192

9.7本章小结193

9.8参考文献193

10摩擦摆隔震支座194

10.1引言194

10.2原理分析194

10.2.1摩擦摆隔震支座基本组成194

10.2.2摩擦摆隔震支座的受力性能194

10.2.3 PERFORM-3D中的摩擦摆隔震支座195

10.3算例简介197

10.4建模阶段199

10.4.1节点操作199

10.4.2定义组件201

10.4.3建立单元203

10.4.4定义荷载样式205

10.4.5定义层间位移角206

10.4.6定义结构截面207

10.5分析阶段207

10.5.1定义重力工况207

10.5.2定义地震时程工况207

10.5.3建立分析序列207

10.6分析结果209

10.6.1模态分析结果209

10.6.2位移时程210

10.6.3滞回曲线211

10.7本章小结212

10.8参考文献212

11橡胶隔震支座213

11.1引言213

11.2原理分析213

11.2.1橡胶隔震支座介绍213

11.2.2橡胶隔震支座的力学模型214

11.2.3 PERFORM-3D中的橡胶隔震支座215

11.3算例简介217

11.4建模阶段218

11.4.1节点操作218

11.4.2定义组件218

11.4.3建立单元219

11.4.4定义荷载样式220

11.4.5定义位移角220

11.4.6定义结构截面220

11.5分析阶段221

11.5.1定义重力工况221

11.5.2定义地震时程工况221

11.5.3建立分析序列221

11.6分析结果223

11.6.1模态分析结果223

11.6.2时程分析结果224

11.6.3橡胶隔震支座滞回性能224

11.6.4隔震与非隔震结构整体响应224

11.7本章小结225

11.8参考文献226

12缝-钩单元227

12.1引言227

12.2 PERFORM-3D中的缝-钩单元227

12.3算例简介227

12.4建模阶段228

12.4.1 Gap-Hook组件229

12.4.2 Gap-Hook单元229

12.4.3荷载样式230

12.4.4位移角230

12.5分析阶段231

12.5.1动力荷载工况231

12.5.2分析序列232

12.6分析结果232

12.7本章小结235

12.8参考文献235

13变形监测单元236

13.1变形监测单元介绍236

13.1.1轴向应变监测（Axial Strain Gage）单元236

13.1.2梁转角监测（Rotation Gage Beam Type）单元236

13.1.3墙转角监测（Rotation Gage Wall Type）单元237

13.1.4剪应变监测（Shear Strain Gage）单元237

13.2算例1：梁转角监测（Rotation Gage Beam Type）单元应用237

13.2.1算例简介237

13.2.2建模阶段238

13.2.3分析阶段241

13.2.4分析结果241

13.3算例2：墙转角监测（Rotation Gage Wall Type）单元应用241

13.3.1算例简介241

13.3.2建模阶段242

13.3.3分析阶段245

13.3.4分析结果245

13.4本章小结246

13.5参考文献247

第三部分 综合分析专题249

14往复位移加载的两种方法251

14.1引言251

14.2往复位移加载方法251

14.2.1基于Pushover工况的分析方法251

14.2.2基于Dynamic Force工况的分析方法252

14.3往复位移加载分析实例252

14.3.1模型简介253

14.3.2模型建立253

14.4分析结果262

14.4.1 Push-OVer方法结果查看262

14.4.2 Dynamic Force方法结果查看263

14.4.3分析结果对比264

14.5本章小结265

14.6参考文献265

15多点激励地震分析266

15.1引言266

15.2多点激励地震分析266

15.2.1常用的多点激励地震时程分析方法266

15.2.2 PERFORM-3D中多点激励地震分析的实现266

15.3多点激励分析实例267

15.3.1模型简介267

15.3.2地震波信息268

15.3.3时程分析工况269

15.3.4 SAP2000建模270

15.3.5 PERFORM-3D建模275

15.3.6分析结果279

15.4本章小结281

15.5参考文献281

16 Pushover分析原理与实例283

16.1引言283

16.2能力谱法介绍283

16.2.1建立Pushover曲线284

16.2.2建立能力谱曲线285

16.2.3建立需求谱曲线286

16.2.4折减需求谱286

16.2.5求取性能点288

16.3 Pushover分析算例289

16.3.1算例简介289

16.3.2建模阶段291

16.3.3分析阶段294

16.3.4 Pushover分析后处理296

16.4本章小结303

16.5参考文献303

17结构整体动力弹塑性分析与抗震性能评估305

17.1算例介绍305

17.2小震反应谱分析306

17.2.1分析参数306

17.2.2分析结果306

17.3 PERFORM-3D弹塑性分析模型307

17.3.1节点操作307

17.3.2材料309

17.3.3框架梁311

17.3.4框架柱312

17.3.5剪力墙314

17.3.6内嵌梁315

17.3.7单元属性315

17.3.8荷载样式316

17.3.9框架316

17.3.10位移角316

17.3.11结构截面316

17.3.12极限状态317

17.4 PERFORM-3D模态分析318

17.5大震动力弹塑性时程分析319

17.5.1地震波选取319

17.5.2定义分析工况321

17.5.3建立分析序列323

17.5.4分析结果324

17.6本章小结333

17.7参考文献334

第四部分 结构动载试验模拟335

18缩尺桥墩振动台试验模拟337

18.1试验简介337

18.2建模阶段338

18.2.1节点操作339

18.2.2定义组件339

18.2.3建立单元342

18.2.4定义荷载样式342

18.2.5定义位移角343

18.3分析阶段344

18.3.1定义荷载工况344

18.3.2建立分析序列345

18.4分析结果345

18.5参考文献346

19足尺桥墩振动台试验模拟347

19.1试验简介347

19.2建模阶段349

19.2.1节点操作349

19.2.2定义组件350

19.2.3定义单元353

19.2.4定义荷载样式353

19.2.5定义位移角353

19.3分析阶段354

19.3.1定义重力荷载工况354

19.3.2定义地震时程工况354

19.3.3建立分析序列355

19.4分析结果357

19.5参考文献359

20足尺框架伪动力试验模拟360

20.1试验简介360

20.2建模阶段363

20.2.1节点操作363

20.2.2定义组件364

20.2.3定义单元367

20.2.4定义荷载样式368

20.2.5定义位移角370

20.3分析阶段371

20.3.1定义荷载工况371

20.3.2分析序列372

20.4分析结果374

20.5参考文献374

第五部分 常见错误与警告377

21建模阶段常见错误与警告379

21.1 【Nodes】模块379

21.2 【Component properties】模块379

21.3 【Drift and deflections】模块380

21.4 【Limit States】模块380

22分析阶段常见错误与警告381

22.1 【Set up load cases】模块381

22.2 【Run analysis】模块381

22.3 【Hysteresis loops】模块382