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| 功能说明 |
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1. 基本数据
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图6.3.1-2
单向地震作用的地震数据 |
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图6.3.1-3 多向地震作用的地震数据 |
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（1）时程荷载数据名称
输入时程荷载数据名称，默认为THLD1，程序会根据定义的顺序自动赋予荷载数据名称为THLD1、THLD2，默认的荷载数据名称THLD是Time
History Load Data的缩写。用户也可以修改名称，荷载数据名称用于查看分析结果。
荷载数据最好按规范要求由两个实测地震波和一个人工模拟波组成。一个地震波也可以组成一个荷载数据。
荷载数据名称没有直接称呼为荷载工况，是因为一个荷载数据之中可以包含多个地震作用（地震波），即可以包含多个地震作用工况。在后处理中以荷载数据名称为单位输出分析结果，分析结果中将分别输出荷载数据中各荷载工况各自的分析结果和平均值结果。
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（2）说明： 输入对荷载数据的简单说明，也可以不输。该说明仅用于用户注释，对分析没有影响。 |
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2. 地震波数据 |
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（1）地震波模式：分为单向地震作用和多向地震作用两个选项。
单向地震作用：在两个水平方向和竖向地震作用中选择一个。
多向地震作用：可以组合两个平动方向和一个竖向地震作用方向的地震作用。如果此时只选择一个地震作用方向则和单向地震作用相同。
（2）地震作用方向
选择地震作用方向：地震作用方向是以整体坐标系为基准的，默认沿整体坐标系X轴方向作用，当选择单向地震作用时，才需要输入该项。选择“X向”时，以X轴为基准方向；选择“Y向”时，将以Y轴为基准方向。
水平地震主方向作用方向：输入实际地震作用方向与基准方向构成的角度，绕整体坐标系Z轴逆时针方向为正。当加载方向选择“X向”时，水平地震作用角度的基准轴为X轴；当加载方向选择“Y向”时，水平地震作用的基准轴为Y轴。例如，选择“X向”且输入地震作用角度为90度与选择“Y向”且选择地震作用角度为0度的意义相同。
当选择“多向地震作用”时，在定义“时程荷载工况”中的“水平地震作用角度”的意义同上，即与定义单向地震作用方向的意义相同。
（3）时程荷载工况名称：输入荷载数据中的子工况名称。程序自动生成名称，用户也可以修改名称。默认生成的荷载工况名称如下：
选择单向地震作用时：THLD1_SLC1
选择多向地震作用时：THLD1_MLC1
一个时程荷载数据中可以定义多个荷载工况，在后处理中即可以以时程荷载数据为单位查看分析结果，也可以以荷载工况为单位查看结果。
（4）函数名称（地震波）：选择适合场地的地震波。单向地震作用时，每个荷载工况只能使用一个地震波；多向地震作用时，各方向可以使用不同的地震波。
（5）使用EPA（设计有效峰值加速度）：建筑所处地区的设计有效峰值加速度。根据选择的地震影响类型和设防烈度自动给出规范提供的数值。 |
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根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）有效峰值加速度值如下： |
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（单位：cm/s2） |
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地震影响 |
抗震设防烈度 |
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6度 |
7度 |
8度 |
9度 |
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多遇地震 |
18 |
35 (55)
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70 (110) |
140 |
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罕遇地震 |
- |
220 (310) |
400 (510) |
620 |
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用重力加速度（1g = 980.6 cm/s2）为单位表现如下： |
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地震作用 |
抗震设防烈度 |
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6度 |
7度 |
8度 |
9度 |
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多遇地震 |
0.01836 |
0.03569 (0.05609) |
0.07138 (0.11218) |
0.14277 |
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罕遇地震 |
- |
0.22435 (0.31613) |
0.40791 (0.52009) |
0.63227 |
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（6）调整系数：将实际地震波的有效峰值加速度调整为建筑所在场地的设计有效峰值加速度值的调整系数。
默认值：结构所在的场地的设计有效峰值加速度/选择的地震波的有效峰值加速度
（7）开始时间：分析开始时间，根据选择的地震波自动设置，将从地震波数据中扣除输入的开始时间长度范围的数据后进行分析。
（8）结束时间：分析结束时间，根据选择的地震波程序自动设置。输入的时间小于地震波数据长度时：将从地震波数据中忽略输入的结束时间以后的数据进行分析；输入的时间大于地震波数据长度时：将地震波数据结束位置到输入的时间长度范围内的荷载设置为零。
（9）时间增幅：时程分析的时间步长，程序根据选择的地震波自动设置。如果输入的值与地震波数据的时间间隔不同时采用线性内插计算荷载值。
（10）输出步长：输出数据的时间间隔数。
例如：结束时间为1秒时间步长为0.01秒，则总的步骤数为100。如果将输出步长为2，则将输出0.02、0.04、0.06...即每两个时间间隔的分析结果。
（11）时程荷载工况的添加和修改
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| 注意事項 |
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（1）水平地震作用角度：该角度不适用于竖向地震。另外，因为在后处理中需要与反应谱分析的结果进行比较，所以输入的角度应该与反应谱荷载作用方向一致。
（2）开始时间：当输入开始时间较大时，虽然可以粗略地快速计算峰值加速度区段的分析结果，但是因为初始状态发生了变化，所以即便是后面的数据包含了峰值加速度时间段分析结果也有可能不同。一般默认输入0即可。
（3）结束时间：输入大于地震波的时间，虽然可以查看自由振动的结果，但是分析时间较长也没有必要。
（4）时间增幅：对分析结果的精确度有很大影响。一般取不大于地震波函数的周期和结构基本周期中的较小值的
1/10的值就能保证分析的精度。
（5）输出间隔步数：对分析结果没有影响，但是如果输入大于1的数会跳过一些时间上的分析结果，因此会看不到某些时刻的分析结果；但是可以减少保存的数据量，所以会减少分析时间并节省硬盘空间。
（6）时程荷载工况的添加和编辑：当修改了荷载工况内容后，需要点击“编辑”按钮，并最后点击“确认”按钮才生效。 |
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| 功能说明 |
3. 分析类型
（1）分析方法：提供了振型分解法和直接积分法两种方法。
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振型分解法：振型分解法是通过求解各振型的响应后，再进行线性组合的方法。虽然该方法在求解大模型时效率较高，但是不能用于求解非线性动力分析问题。使用振型分解法时，因为要使用结构的自振周期，所以必需先做特征值分析。
直接积分法：直接积分法是将时间分成很多个微小的时间段，求解各时间段范围内的动力平衡方程的方法。直接积分法可以用于非线性动力分析，但分析时间较长。直接积分的方法有很多，程序默认的直接积分法为
Newmark-β法的常加速度法。
（2）积分参数：用户可以输入Newmark-β法的Gamma和Beta两个参数值。提供常加速度、线性加速度、用户定义三种方法，为了能获得稳定解，推荐使用常加速度法。
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图
6.3.1-4 定义时间积分参数 |
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线性加速度法：假设结构的加速度在时间间隔内线性变化，积分参数Gamma为1/2、Beta为1/6。该方法当时间间隔大于结构最小周期的0.551倍时分析结果将发散；
用户输入：用户直接输入两个积分参数Gamma和Beta的值。 |
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| 注意事項 |
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（1）分析方法：选择振型分解法且选择了竖向地震作用时，应在荷载控制中勾选将质量转换为整体坐标系Z方向的选项。
（2）积分参数：Gamma和Beta对分析的稳定性和正确性有较大影响，建议使用推荐值。 |
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| 功能说明 |
4.
阻尼数据
（1）计算阻尼方法
：提供了振型阻尼和瑞利阻尼两种方法。分析方法选择振型分解法时默认为振型阻尼；分析方法为直接积分法时，默认为瑞利阻尼。
振型阻尼：用户输入各振型的阻尼比计算各振型的响应。
瑞利阻尼：又称为质量和刚度因子法，即使用结构的质量矩阵或刚度矩阵或质量矩阵和刚度矩阵的线性组合计算阻尼矩阵的方法。 |
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图
6.3.1-5 质量比例阻尼和刚度比例阻尼 图
6.3.1-6 瑞利阻尼 |
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（2）直接输入各振型阻尼比 ：定义各振型阻尼比的方法。有所有振型使用相同阻尼的方法，也有不同振型使用不同阻尼比的方法。
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图
6.3.1-7 直接输入各振型阻尼 |
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所有振型使用相同阻尼比：输入一个值即可；
定义各振型的阻尼比：输入特定振型的阻尼比，然后再指定没有指定阻尼比的其它振型的阻尼比即可。其它振型的阻尼比的默认值为0.05。 |
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| 注意事項 |
（1）振型阻尼只能用于振型分解法，瑞利阻尼既可以用于直接积分法也可以用于振型分解法。不同结构状态的阻尼比参见下表。
(文献–N.M.Newmark,
and W.J.Hall, Earthquake Spectra and Design, Earth-quake Engineering Research
Institute, Berkeley, Calif., 1982.)
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应力等级 |
结构类型和条件 |
推荐阻尼比 |
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工作应力不大于1/2屈服点 |
焊接钢、预应力混凝土、优质钢筋砼(只有细微裂纹) |
0.02 -- 0.03 |
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有相当多裂缝的钢筋砼 |
0.03 -- 0.05 |
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螺栓或铆钉连接的钢结构、钉子或螺栓连接的木结构 |
0.05 -- 0.07 |
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在屈服点或小于屈服点的附近 |
焊接钢、预应力混凝土(除完全丧失预应力外) |
0.05 -- 0.07 |
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预应力混凝土 |
0.07 -- 0.10 |
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钢筋混凝土 |
0.07 -- 0.10 |
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螺栓或铆钉连接的钢结构、螺栓连接的木结构 |
0.10 -- 0.15 |
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钉子连接的木结构 |
0.15 -- 0.20 |
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（2）一般来说将高阶振型的阻尼比设置成大于低阶振型的阻尼比。
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功能说明 |
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（3）瑞利阻尼的比例因子(质量和刚度因子：a0、a1)
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(a)选择振型 (b)
用户直接输入 |
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图
6.3.1-8 计算计算阻尼方法（质量和刚度因子） |
①
瑞利阻尼类型
选择计算瑞利阻尼的方法，有质量因子法(a0)、刚度因子法(ai)、质量和刚度因子法。程序默认为质量和刚度因子法。
阻尼矩阵公式如下：
在此，C为阻尼矩阵、M为质量矩阵、K为刚度矩阵、 a0为质量因子、 ai为刚度因子。
, 
, 
其中：
: r阶振型的阻尼比， : r阶振型的圆频率
: s阶振型的阻尼比， : s阶振型的圆频率
②
比例因子的输入方法：有直接输入的方法和由振型阻尼自动计算两种方法。
直接输入的方法：用户直接输入比例因子a0和ai；
由振型阻尼自动计算的方法：利用用户输入的振型阻尼比，使用上述公式自动计算比例因子a0和a1的方法。
③ 利用振型阻尼计算比例因子时振型输入的方法：有直接选择振型的方法和用户直接输入振型的频率或周期的方法。
选择振型：在第一到第三振型中选择相应的振型，并输入该振型的阻尼比，程序将自动计算比例因子，并将其反映到上面比例因子栏中。
用户直接输入：用户直接输入任意振型的频率或周期，以及对应的振型的阻尼比，程序将自动计算比例因子并将其反映到上面比例因子栏中。
④ 显示其它振型的阻尼比：其它振型的阻尼比程序将根据前面已知的比例因子（直接输入或按振型阻尼比自动计算所得）按瑞利阻尼公式自动计算，用户如果想查看的话，可以点击“显示其它振型的阻尼比…”按钮，在对话框中输入其它振型的频率或周期，直接显示该振型阻尼比的计算结果。
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图
6.3.1-9 其它振型的阻尼比 |
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| 注意事項 |
（1）瑞利阻尼的特点：
由图6.3.1-5可知，只选择质量因子时，阻尼比与自振频率成反比；只选刚度因子时，阻尼比与自振频率成正比。瑞利阻尼在低频区域，阻尼比与自振频率成反比减少；在高频区域，阻尼比与自振频率成正比增加。
（2）比例因子计算方法：
选择由振型阻尼计算比例因子的方法时，程序是直接读取特征值分析结果中振型的自振周期，所以需要先做特征值分析；当选择用户自行输入振型的自振周期时，最好事先确认结构自振周期的合理值。
当选择或输入的频率相同时，由上面的计算公式可知，计算比例因子a0和a1的分母将接近于0，将得到无意义的结果，因此要选择两个具有不同频率的振型。
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1 |
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自动缩放时程分析 地震波 |
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