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【OpenSees】主余震与序列地震分析(一):功能实现

主余震与序列地震时程分析实例
上期推送(【OpenSees】双向地震与动力增量分析)介绍双向地震及动力增量分析的实现途径。在各类盲测比赛【PBSD】【OpenSees】在2019日本E-Defense盲测比赛的表现)及主余震分析等场景中,均需对结构输入序列地震动,考虑地震动间损伤累积的影响。

最传统的方法,是将序列地震动按加载顺序添加在同个文本文件,在一次时程分析中完成所有序列地震的加载,简单粗暴,但所有地震的分析结果将堆砌在同个文件中,不利于数据处理。本推送将介绍一种实现序列地震分析的新途径,在考虑损伤累积的同时,实现序列分析结果的分解,呈现更为清晰的序列地震分析结果,方便损伤评估及数据处理。点击“阅读原文”查看并下载本推送算例

序列地震时程分析的实现

在序列地震时程分析的过程中,可在每个地震激励的结尾处通过“remove”命令移除当前激励的结果记录器“recorders”,并在下一地震激励开启前重新定义“recorders”,实现序列分析结果的分解。如本算例,通过地震序列名称“SeriesName”地震激励名称“GM_Name”来对分析结果进行归类。本算例对于地震工况的定义区别于推送(【OpenSees】双向地震与动力增量分析),三向地震地震波来源于不同的文件,同时不对地震波进行自动调幅。若需忽略某向地震激励,则相应的地震波文件填0值即可(详见“阅读原文”算例)。

proc Series_GM_Analyze { SeriesName Damping GM_Name_List dt { Model_Descp "" } } {  #Input Model  source "Model\0_Main.tcl"  #Damping Ratio Define  Rayleigh_Proc 1 2 $Damping  #Gravity_Analysis  Gravity_Proc 10  ##Time History LoadTag  set gmLoadCaseTag 1000  ##Foreach LoadCase Name  foreach GM_Name $GM_Name_List {    set direct_name "$SeriesName\$GM_Name"    #Create Directory    file mkdir $direct_name    #Define Recorder    Recorder_Proc $direct_name    #Ground Motion Analysis    set TimeCost [SeriesGroundMotionAnalysis $gmLoadCaseTag $GM_Name $dt $Model_Descp]    }    #Analysis Time    puts "*$Model_Descp $GM_Name Finish with [format "%.0f" $TimeCost] second."    #Update loadcase tag    set gmLoadCaseTag [expr $gmLoadCaseTag + 3]    #Remove old recorder    remove recorders    #Time back to Zero    loadConst -time 0.0  }  #Clear All  wipe All  #Return  return 0}
#GroundMotion Analysisproc SeriesGroundMotionAnalysis { LoadTag GM_Name dt { Model_Descp "" } } { #Define FileName_List set iGMfileList [list "GroundMotion//X//$GM_Name.txt" "GroundMotion//Y//$GM_Name.txt" "GroundMotion//Z//$GM_Name.txt"] #Define Direction set iGMdirList [list "1" "2" "3"] #Define Factors set iGMfactList [list 1.0 1.0 1.0] #Define Ground Motion  foreach GMFile $iGMfileList GMDir $iGMdirList GMFact $iGMfactList { #Define Load Case pattern UniformExcitation $LoadTag $GMDir -accel "Series -dt $dt -filePath $GMFile -factor $GMFact" incr LoadTag } #Get File PrtNumber set PrtNum [GetFilePrtNum "GroundMotion\X\$GM_Name.txt"] set Duration [expr $PrtNum * $dt + 10] #GMDAnalyze_Proc return [GMDAnalyze_Proc $Duration $dt "$Model_Descp $GM_Name"]}

在使用时,仅需定义地震序列的名称及所包含的地震波名称列表即可。

#Model Descpset Model_Descp "OpenSEES"#Damping Ratioset Damping 0.05#Series Nameset seriesName "GMSeries1"#Ground Motion Descpset GM_Name_List [list "GM1_04g" "GM1_06g"] #Digital Intervalset dt 0.02#Input TCLsource "Model\12_OSM.tcl"#Series AnalysisSeries_GM_Analyze $seriesName $Damping $GM_Name_List $dt $Model_Descp

主余震分析

选取一框架结构为算例(【PBSD】【OpenSEES】【YTO】智能化的结构弹塑性分析全套解决方案),所有单元采用刚度法纤维单元,由于刚度法纤维单元采用二次插值函数(【OpenSEES】浅析纤维单元(一):单元剖分数对刚度法纤维单元力学性能的影响),存在线性曲率及常值轴向应变问题,因此对单元进行剖分。

图1 测试算例
利用PBSD【PBSD】地震动工具箱之教学视频【PBSD】人工波生成功能测试 [开源])生成人工波对算例模型分别完成“0.6g-0.4g”的主余震序列分析“0.4g”的单波激励,并利用PBSD(【PBSD】功能介绍及应用教学回顾[含视频])完成抗震性能评估。结构顶点位移时程曲线、层间位移角曲线及首层构件的损伤程度如图2所示。

可见,结构经历0.6g主震后存在显著的残余变形。主震后,结构再遭遇0.4g的余震,此时结构的楼层位移、层间位移角及构件损伤程度均显著不考虑主震的0.4g单波激励。在0.4g的余震下,结构首层大量框架柱发生严重损坏或失效,而不考虑主震的0.4g激励下,结构首层柱仅发生轻度损坏

图2 结构响应与首层构件损伤

点击“阅读原文”可查看并下载本推送相关的算例模型

精彩回顾:

【会议总结】OpenSEES Days Eurasia 2019 in PolyU

【会议回顾】第十一届全国防震减灾工程学术研讨会

【PBSD】【OpenSEES】2020年精选推送集锦

【PBSD】【OpenSees】在2019日本E-Defense盲测比赛的表现

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【PBSD】超限工程好助手:结构抗震性能设计软件PBSD功能简介

【PBSD】功能介绍及应用教学回顾[含视频]

【PBSD】构件变形指标VS材料应变指标:从评估敏感性出发

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作者: ganggouren

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