pushover分析

提要：本文首先介绍采用Midas/Gen进行Pushover分析的主要方法及使用心得，然后结合工程实例进行具体说明，其结果反映出此类结构在大震下表现的一些特点，可供类似设计参考。

关键词：Pushover 剪力墙结构超限高层 Midas/Gen

静力弹塑性分析（Pushover）方法是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种简化方法，本质上是一种静力分析方法。具体地说，就是在结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力，单调加荷载并逐级加大；一旦有构件开裂（或屈服）即修改其刚度（或使其退出工作），进而修改结构总刚度矩阵，进行下一步计算，依次循环直到结构达到预定的状态（成为机构、位移超限或达到目标位移），得到结构能力曲线，并判断是否出现性能点，从而判断是否达到相应的抗震性能目标[1]。

Pushover方法可分为两个部分，第一步建立结构能力谱曲线，第二步评估结构的抗震性能。

对剪力墙结构体系的超限高层而言，选取Pushover计算程序的关键是程序对墙单元的设定。SAP2000、ETABS软件没有提供剪力墙塑性铰，对框-剪结构可将剪力墙人工转换为模拟支撑框架进行分析；对剪力墙结构来说，进行转换不可行。而Midas/Gen程序提供了剪力墙Pushover单元（类似薄壁柱单元，详见用户手册），对剪力墙能够设置轴力－弯矩铰以及剪切铰。下面将详细介绍如何在Midas/Gen中进行Pushover分析的步骤（以Midas/Gen 6.9.1为例）：

一 Pushover分析步骤

1. 结构建模并完成静力分析和构件设计直接在Midas/Gen中建模比较繁琐，可以用接口转换程序从SATWE(或其他程序如SAP2000)中导入。SATWE转换程序由Midas/Gen提供，会根据PKPM的升级而更新。转换仅需要SATWE中的Stru.sat和Load.sat文件。转换时需要注意的是，用转换程序导入SATWE的模型文件后，形成的是Midas/Gen的Stru.mgt文件，是模型的文本文件形式，需要在Midas/Gen中导入此文件，导入后还应该注意以下几个问题：

Pushover分析原理与MID AS／GEN计算实例

科技论坛　。２１・　

Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析原理与ＭＩＤＡＳ／ＧＥＮ计算实例　

崔延卫李建新　

（河南省建筑设计研究院有限公司，河南郑州４５００１４）　

摘要：阐述了Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析的基本原理和步骤，对利用能力谱方法求目标位移等关键问题进行探讨　并对一个十二层框架进行　

Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析，结果表明Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析方法是结构性能评价的有效方法。　

关键词：Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析方法；能力谱；需求谱　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｏｆ　ｐｕｓｈｏｖｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｅｅｄ．Ｓｏ　ｍｅｃｒｕｃｉａｌ　ａｓｐｅｃｔｓ，ｓｏｌｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔａｒ—　

ｇｅｔ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　Ｏｎｅ　ｔｗｅｌｖｅ２ｓｔｏｒｙ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｆｒａｎｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ａｎａ—　

ｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｐｕｓｈｏｖｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｓｔｒｌｌｃｌｕｒｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｕｓｈｏｖｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｃａｐａｃｉｔｙ　ｓｐｅｃｔｕｍ；Ｄｅｍａｎｄ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　

作为结构抗震性能分析的重要方法之一，　

Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析将非线性静力计算结果与弹性反应谱　

紧密结合起来，用静力分析的方法预测结构在地震　Ｖ　

作用下的动力反应和抗震性能，在基于性能的抗震　：　

设计中得到了广泛的应用。　一　蔷　

１　Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析方法的基本原理寺蚺　

Ｐｕｓｈｏｖｅｒ方法是近年来国内外应用较为广泛的　

MIDASGen 中做Pushover 分析的步骤

问: 在MIDAS/Gen中做Pushover分析的步骤?

答: Pushover Analysis 中文又称为静力弹塑性分析或推倒分析。

在MIDAS/Gen中混凝土结构和钢结构的静力弹塑性分析的步骤不尽相同。

混凝土结构的静力弹塑性分析步骤为分析->设计->静力弹塑性分析。

钢结构的静力弹塑性分析步骤为分析分析->静力弹塑性分析。

即混凝土结构必须经过配筋设计之后才能够做静力弹塑性分析，因为塑性铰的特性与配筋有

关。

设计结束后，静力弹塑性分析的步骤如下：

1. 在静力弹塑性分析控制对话框中输入迭代计算的控制数据。

2. 定义静力弹塑性分析的荷载工况。在此对话框中可选择初始荷载、位移控制量、是否考

虑重力二阶效应和大位移、荷载的分布形式(推荐使用模态形式)。

3.定义铰类型(提供标准类型，用户也可以自定义)

4.分配塑性铰。用户可以全选以后，按"适用"键。

5. 运行静力弹塑性分析。

6. 查看分析曲线。

MIDAS pushover分析在桥梁双柱及排架墩抗震计算中的应用

摘要：由于近几年地震的频发及地震作用给建筑结构所带来的严重破坏，使得科研及设计人员越加注重地震作用的分析。而桥梁结构作为重要的交通枢纽，对桥梁各个结构基于抗震性能的计算也日趋完善。在桥梁结构抗震分析中，能力保护构件的验算须满足规范要求。本文通过对双柱墩横向地震下的midas建模分析，阐述pushover分析在双柱墩或排架墩地震工况下的计算。通过pushover迭代分析得出墩底塑性屈服时的轴力和墩柱达到屈服状态时的横向位移。

关键词：桥梁；地震作用；抗震分析；midas pushover分析；墩柱屈服时轴力和位移

桥梁作为交通生命线的枢纽，由于其用途的特殊性，一旦遭受地震破坏，将会导致巨大的经济及生命财产损失，且震后修复较为困难。故在桥梁结构设计中，对桥梁结构两阶段地震作用下的抗震分析和计算显得尤为重要。针对桥梁结构中能力保护构件桥墩在E2作用下的抗震验算应按照规范验算桥墩墩顶的位移，并验算桥墩在地震作用时的抗弯及抗剪强度。采用非线性时程进行地震反应分析的桥梁应验算其塑性转角。城市桥梁抗震设计规范7.3.7条规定，对双柱墩、排架墩顺桥向的容许位移按照规范公式计算即可，横桥向的容许位移可在盖梁处施加水平力F，进行非线性分析（推倒分析），通过分析计算得出墩柱任一塑性铰达到其最大容许转角货塑性铰区控制截面达到最大容许曲率时，盖梁处的横向水平位移。

一、工程实例

滨海地质条件下，3x30m预制简支变连续等截面小箱梁；桥宽13.5m，横向设四片小箱梁，梁高为1.6m，采用通用图设计。预制小箱梁下部采用双柱接明盖梁，盖梁为普通钢筋混凝土结构，盖梁尺寸（高x宽）为1.6x1.8m，下接1.6x1.6m矩形墩柱，标准柱间距为6.5m。其中墩断面图见图一。

图一：小箱梁中墩断面图二：midas模型建立

桥面铺装： 10cm改性沥青和10cmC40防水混凝土；汽车荷载：公路―Ⅰ级；设计车速：V=80km/h；设计年限：100年；设计基准期：100年；环境类别：Ⅱ类。

Push-over方法的理论与应用

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序言

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Pushover方法在高层建筑结构设计中的应用与研究的开题报告

题目：Pushover方法在高层建筑结构设计中的应用与研究

一、选题的背景和意义

高层建筑的建设已经成为了现代城市化进程中的一种发展趋势。而高层建筑结构设计的关键是能够通过科学的分析和计算得到科学可靠的结构设计方案。Pushover方法正是在这种背景下被广泛运用的结构分析方法之一，因其在模拟结构受到地震力和非平衡力作用时的反应能力方面具有独特的优势而被广泛应用。

本课题将针对高层建筑结构设计的一些典型问题，深入探究Pushover方法的基本原理、特点和应用，以期为高层建筑结构设计提供可靠的理论支持和技术方案。

二、研究内容和方法

本课题将以Pushover方法在高层建筑结构设计中的应用及其研究为主要研究内容。具体内容包括：

1. Pushover方法的基本原理和特点

2. Pushover方法在高层建筑结构设计中的应用

3. 利用Pushover方法分析高层建筑结构的可靠性和安全性

针对以上研究内容，我们将采用以下研究方法：

1. 文献综述法：阅读大量关于Pushover方法在高层建筑结构设计中的应用的相关文献，了解目前相关理论研究的最新进展和发展方向；

2. 案例分析法：选取有代表性的高层建筑结构，应用Pushover方法进行分析，探究其设计方案的可行性和可靠性； 3. 数值模拟法：使用特定软件对所选案例进行数值模拟，以得到更加准确的分析结果。

三、预期成果

本课题的预期成果包括：

1. 对Pushover方法在高层建筑结构设计中的应用进行全面分析和评估；

2. 提出可行的高层建筑结构设计方案，为工程实践提供理论支持；

3. 发表一篇学术论文，将研究成果推广到学术界和工程实践中。

ETABS-V8 PushOver分析使用训练教材

A. 非線性分析相關規範說明 ........................................................................................... 2

一. ATC-40 (APPLIED TECHNOLOGY COUNCIL 1996) ......................................................... 2

二. ATC-40建築物耐震評估與補強之建議執行步驟 .................................................... 5

三. ATC-40 技術理論 ....................................................................................................... 6

四. ATC-40之修正 .......................................................................................................... 14

五. FEMA-273 (FEDERAL EMERGENCY MANAGEMENT AGENCY) ................................... 14

A. 非線性分析相關規範說明

一. ATC-40 (Applied Technology Council 1996)

自1992年起，美國加州工程師協會(SEAOC)組成一Vision2000委員會，針對建築物設計發展出一套具有可預期之性能性設計方法，經美國應用科技委員會(Applied Technology Council)受政府委託下在再發展出針對舊有鋼筋混凝土建物之耐震評估與補強準則，其產出為研究報告ATC-33、ATC-40及後續更新版之ATC-55。

PUSHOVER方法总结

PUSHOVER方法

1.介绍

PushOVER计算是属于非线性静力计算，可以考虑多种非线性：材料非线性（在连接/支座单元内的多种类型的非线性属性；框架单元内的拉和/或压极限；框架单元内的塑性铰）；几何非线性（P-delta 效应；大位移效应）；阶段施工（结构改变；龄期、徐变、收缩）。

所有在模型中定义的材料非线性将在非线性静力分析工况中考虑。用户可选择考虑几何非线性的类型：􀁹 无􀁹 P-delta 效应􀁹 大位移效应。阶段施工可作为一个选项。即使独立的阶段是线性的，结构从一个阶段到下一阶段被考虑为非线性。

2 加载

用户可施加任意荷载工况组合、加速度荷载和模态荷载。其中模态荷载是用于pushover分析的特定类型的荷载。它是在节点的力的模式，与特定振型形状、圆频率平方（ω2）、分配至节点质量的乘积成正比。

指定的荷载组合同时施加。一般地，荷载从零增加至完全指定的量。对于特殊目的（如 pushover 或 snap-though 屈曲），用户可选择使用监控结构所产生的位移来控制加载。

当用户知道所施加的荷载量，且期望结构能够承担此荷载时，选择荷载控制。例如，施加重力荷载。在荷载控制下，所有荷载从零增加至完全指定的量。

当用户知道所期望的结构位移，但不知道施加多少荷载时，选择位移控制。这对于在分析过程中可能失去承载力而失稳的结构，是十分有用的。标准的应用包括静力pushover 或 snap-though 屈曲分析。用户必须选择一个位移分量来监控，可以是节点的单个自由度，或一个用户以前定义的广义位移。用户必须指定分析中的目标位移。程序将试图施加达到此位移的荷载。荷载量在分析中可被增加或减少。确认选择一个在加载过程中单调增加的位移分量。若这不可能，则用户必须将分析分割至两个或更多的顺序工况，在不同的工况中改变所监控的位移。

注意使用位移控制和在结构施加位移荷载是不同的！位移控制只用来计量从所施加荷载产生的位移，来调整荷载量，以试图达到某种计量的位移值。

PUSHOVER分析方法在结构抗震分析中的应用

PUSHOVER分析方法在结构抗震分析中的探讨

摘要：在介绍静力弹塑性分析方法的基本原理和实施过程的基础上，阐述了其发展概况，并通过分析其中个别有代表性的Push-over分析方法，以及这种方法在目前建筑结构抗震过程中的应用，简要评述了push-over分析方法的优点以及存在的不足，指出了进一步研究发展的方向。

关键词：静力弹塑性，抗震性能，反应谱，能力谱，push-over

1前言

建筑结构抗震反应分析一般采用底部剪力法、振型分解反应谱法、弹塑性时程分析法等几种计算方法。前两者属于弹性分析方法，计算简便，求解效率高，但是它们不能真实地反映建筑结构在强震过程中的非线性响应。弹塑性时程法虽被认为是目前结构弹塑性分析方法中最可靠的方法，但是由于其分析技术复杂，计算工作量大，并且许多问题在理论上还有待进一步地改进，因此弹塑性时程法通常仅限于理论分析和研究，应用尚不普及。静力弹塑性分析方法既考虑了计算的简便性，又考虑结构在地震作用下的非线性响应特性，是目前一种比较经济可行的结构非线性分析方法。静力塑性分析方法分为两步:其一是对结构进行推覆分析，其二是根据结构推覆分析的结果评估结构的抗震性能。结构推覆分析的关键是能够比较真实地模拟地震作用下结构的弹塑性性能和变形特征;结构抗震性能的评估多采用能力谱方法和结构性能指标。能力谱方法实质上是通过地震反应谱曲线和结构能力谱曲线的叠加来评估结构在给定地震作用下的结构的反应特征。抗震性能评估是在结构推覆分析的基础之上评估结构在给定地震作用下的响应特征，是静力弹塑性分析的重要组成部分。结构的性能评估一般有结构性能指标(应力、位移和能量等)和能力谱设计方法两种评估形式。结构性能指标也可以应用于结构弹塑性动力时程分析结果的评估。接下来将简要的介绍静力弹塑性分析方法的基本原理和分析过程，并指出其分析过程中的优点和不足之处。

2 静力弹塑性分析的基本假定

随着人们对结构弹塑性行为的认识加深和出于经济因素的考虑，广大学者和设计人员希望利用结构的弹塑性行为来抵御强震作用，确保结构“大震不倒”，以及针对不同的地震强度结构处于不同的弹塑性阶段时，保证结构“中震可修”，这些都要求设计者对结构进行弹塑性分析。简便易行的结构静力弹塑性分析法被一些国家抗震规范所接受和采纳，如:ATC-40，FEMA-273&274、日本、韩国等国家的抗震规范，我国抗震规范也采用静力弹塑性分析或者弹塑性动力时程分析对不规则结构，有明显薄弱层的结构或者重要结构进行弹塑性变形验算。国外一些商业设计软件也已经开发和增加静力弹塑性分析功能，如Sap2000Nolinear，ETABS等。

桩-土-结构相互作用下的Pushover分析

冯晶：桩一土一结构相互作用下的Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析　８３　

桩一土一结构相互作用下的Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析　

冯晶　

（大连理工大学建设工程学部土木工程学院．　辽宁　大连　１　１　６０２４）　

【摘要】　利用ＳＡＰ２０００有限元软件，对考虑桩．土．结构相互作用的高层框架结构进行了Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析。分　析计算过程中建立了考虑桩．土．结构相互作用的有限元模型和文克尔梁模型。研究结果表明：考虑桩一土．结构相　互作用的Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析方法可以简便、有效地预测桩．土一结构体系的地震反应；文克尔梁模型更方便实际工程　应用。　【关键词】　桩一土．结构相互作用；Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析；非线性时程分析　【中图分类号】ＴＵ４７３．１１　【文献标识码】　Ｂ　【文章编号】　１００１—６８６４（２０１２）１０—００８３—０３　

ＴＨＥ　ＰＵＳＨｏＶＥＲ　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ｏＦ　ＦＲＡＭ哐ＷｏＲＫ　ＳＴＲＵＣ　ＩｔＩ『ＲＥ　ＷＩＴＨ　Ｔ耻　

ＣｏＮＳｌＤＥＲＡＴＩｏＮ　０ｌＦ　ＳｏＩＬ．ＰⅡ　ＳＴＵＣＴＵＲＥ　ＴＥＲＡＣＴＩＯＮ　

ＦＥＮＧ　Ｊｉｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　

Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｄａｌｉａｎ　１　１６０２４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳＡＰ２０００　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｄｏ　Ｐｕｓｈｏｖｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗｉｔｈ　ａ　ｈｉｇｈｒｉｓｅ　ｆｒａｍｅ　

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ－ｓｏｉｌ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ａ　ｆｉ—　

ｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ａ　ｗｉｎｋｌｅ　ｂｅａｍ　ｍｏｄｅｌ　ａｒｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｓｉｄｅｒ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ・－ｓｏｉｌ－・ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎｔｅｒａｅ・－　