【操作方法】Paco-SAP推覆分析参数设置及加速分析
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》,对于超限高层,应/宜进行大震作用静力或动力弹塑性分析并评价其抗震性能。其中关于静力弹塑性分析,最具有代表性的就是静力推覆分析方法(即Pushover方法),该方法是通过对结构逐步施加某种形式的水平荷载,用静力推覆分析计算得到内力和变形,并借助地震需求谱得到目标性能需求点,从而近似得到结构在地震作用下的性能水平,实现结构的抗震性能评估,相对于弹塑性时程方法,Pushover方法无需进行选波,也无需多条地震动进行包络计算,因此计算量较弹塑性时程分析相对要小一些。本文介绍在Paco-SAP中进行推覆分析的参数设置以及加速计算。
菜单:非线性分析->推覆分析->推覆工况(推覆分析前要先进行预处理分析)

【自动生成工况】
程序自动生成四个分析工况,X+向推覆、X-向推覆、Y+向推覆、Y-向推覆,每个分析工况对应一组参数设置。
【工况参数】
程序提供两种不同的推覆算法,静力方法是经典的推覆方法,采用静力方法进行求解(无惯性、阻尼影响)。但由于静力方法本身具有收敛性问题,因此无法保证能够推覆到目标层间位移角。拟静力方法是采用显式动力时程分析,并将动力能量限制到最低水平,其结果与静力推覆基本一致,且由于显式分析无需迭代收敛,因此该方法可以适用于各类结构推覆到目标层间位移角,适用性极强。Paco-SAP将该方法作为默认算法。
【结构参数】阻尼比:结构初始弹性状态下的阻尼。
场地土特征周期:根据设计地震分组和场地类别确定,根据《抗规》5.1.4条规定,计算函遇地震作用时,特征周期应增加0.05s。通过Paco-SAP接口读入设计软件的模型时,已根据地震相关设置增加了0.05s。
影响系数最大值:已根据设计软件的参数设置,对应为罕遇地震影响系数最大值。
性能类型:根据ATC-40,该参数用于确定修正系数,对附加阻尼比进行修正。类型A表示结构有完整饱满的滞回性能,类型B表示结构有一般的滞回性能, 类型C表示结构有较差的滞回性能。根据ATC-40表8.4,有如下的结构行为类型:
地震持时 | 新建筑 | 一般现存建筑 | 现存老建筑 |
短 | 类型A | 类型B | 类型C |
长 | 类型B | 类型C | 类型C |
程序对推覆分析和动力时程分析均支持CPU+GPU并行计算。下面以一个实际工程测试采用不同计算设备的计算效率。
计算模型
某44层框架核心筒,总高度为160.6米,目标层间位移角为1/100,其他各项参数均采用默认值,采用CPU+GPU分别计算一个方向的推覆工况。
计算结果

计算机配置
计算设备 | 型号 |
CPU | Intel-Core-i9-9980XE |
GPU | NVIDIA GTX 1660 |
内存 | 32G |
操作系统 | Window 10x64 |
计算时间
计算设备 | CPU | GPU |
计算时间 | 41分59秒 | 16分7秒 |
通过上述算例,可以看出,Paco-SAP采用GPU加速计算显著提高了弹塑性分析的效率。
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