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MIDAS边界非线性分析 北京迈达斯技术有限公司 2008 5 年55 月 根据我国规范提出的结构抗震设计中“小震不坏、中震可修、大震不倒”三个设防水准， 以及弹性阶段承载力设计和弹塑性阶段变形验算的两阶段设计理论，进入到大震状态（罕遇 地震）是允许结构部分构件出现塑性发展的，并且需要程序能够进行一定深度的弹塑性分析 并给出相关的效应结果。此外，目前很多实际工程中已经开始使用隔振器、阻尼器等复杂的 保护装置，这些装置一般需要使用边界非线性连接单元去模拟，而线性时程分析不能够考虑 非线性连接单元的非线性属性。综上所述，特定工程需要进行相关条件下结构的非线性动力 分析，也就要求程序能够完成这一分析。 MIDAS/CIVIL 一、MMIIDDAASS//CCIIVVIILL 非线性类型 MIDAS/CIVIL 在使用MMIIDDAASS//CCIIVVIILL 进行非线性时程分析之前需要明确一个概念，即程序中可以考虑 MIDAS/CIVIL 结构非线性属性的范围。目前MMIIDDAASS//CCIIVVIILL 程序可以考虑的非线性属性根据性质大致分为 四个类型：几何非线性、材料非线性、连接单元的非线性和边界非线性，这些非线性也基本 涵盖了结构分析所需要的几种非线性类型。但要注意的是，并不是所有的非线性时程分析类 型都可以考虑这些非线性类型，不同的时程类型所能够考虑的非线性的类型是不一样的。 几何非线性主要是指：P  效应、几何大变形分析等与结构几何性质相关的非线性。 传统意义上的线性静力和动力分析都是以结构小变形假设为基础的，这对于一般结构体系是 适用的，但是对于大跨度或柔性结构体系一般就不适用了。几何非线性的主要任务是在这一 假设与实际结构相差比较大的情况下，考虑真实大变形（主要是大位移）的情况。材料非线 性主要是指构成结构材料属性所带来的结构非线性，对于土木工程结构常用的钢材和混凝土 材料，其应力－应变在一定应力范围内的表现基本是线性的，这是我们常规结构分析和设计 的基础，而当应力超过这一范围后则会表现出很强的非线性属性，因此结构材料承载力特性 总体上就会表现为非线性属性，结构材料的非线性还包括有些时候在结构分析中考虑的单拉 MIDAS/CIVIL 或单压结构材料单元。连接单元的非线性指的是常见的隙缝、钩问题，在MMIIDDAASS//CCIIVVIILL 程 序中有专门针对此开发的“钩单元”、“间隙单元”。而边界非线性主要是指结构中考虑附加 的阻尼器和隔振器等装置的非线性属性，这类结构单元不仅表现为非线性的属性，而且还可 以通过滞回曲线的定义考虑单元往复加载过程中的塑性发展和能量耗损的特性。 MIDAS/CIVIL 对于材料非线性的考虑和实现，MMIIDDAASS//CCIIVVIILL 程序目前给出的是板单元及实体单元的 塑性破坏准则，对于框架单元（梁、柱）的材料非线性是体现在塑性铰属性上的，也就是单 元截面内力大于该截面的承载力极限时，该截面将会卸载直至表现为铰接的形式。 MIDAS/CIVIL 在一定的单元范围内，MMIIDDAASS//CCIIVVIILL 程序对于这四个类型的非线性都能够考虑到，而 且均能够在非线性时程分析中进行考虑。但是对于振型叠加法和直接积分法两种方式的非线 性分析所能够考虑的非线性属性是不一样的。当使用振型叠加法非线性分析时，只能考虑结 构中边界及连接单元的非线性，包括缝、钩、弹簧等非线性连接单元和阻尼器、隔振器等非 线性连接单元；而当使用直接积分法非线性分析时，可以考虑全部四种类型的非线性形式。 MIDAS/CIVIL 二、MMIIDDAASS//CCIIVVIILL 中结构耗能减震装置的模拟 结构耗能减震装置的效果已经得到了工程实践的验证，目前采用阻尼器、隔震器装置的 结构也越来越多。我国2002 版新的抗震规范首次将隔震和减震设计作为独立的一章写进规 范（见抗震规范第12 章），并规定了设计要点和相关设计细节，这也说明了这类结构装置的 广泛应用和理论设计的逐步