408 结构抗震 Xtract应用教程——基础篇

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如果你正在进行非线性地震分析，进行到塑性饺分析这一步，你没有使Xtract，那实在是太可惜了，如果你在使用Xtract中你看到满眼的英文字母，望而却步，你又与一个好软件失之交臂，只叹奈何。

如果你看了本文的教程后，你豁然开朗了，那恭喜你，Xtract你刚入门了。对于Xtract应用相当熟悉的朋友，你看了之后仅当是一个对比参考好了，对于Xtract似懂非懂的朋友，你看了之后不妨多思考一下你对还是我对，对Xtract陌生的朋友，你将得到很多实用的东西。接下来请跟随作者的思路看完这篇文章。

要做一个柱子的弯矩曲率分析，极压弯包络分析，以确定作者所关心的柱子的塑性角是否出规范要求，同时希望柱子在地震作用下的弯矩跟轴力能够被柱子的压弯包络线包裹柱。例子如下：

柱子高10m，柱径160cm,保护层厚度为5cm,沿主周边配31根直径25的HRG335级钢筋。柱子采用C40混凝土。柱子的恒载作用下的轴力值为3986kN。柱子断面如下图：



接下来，按步骤来说明如何应用Xtract进行分析。

（1）打开xtract软件，界面如下：选择file-new project 新建工程。



（2）新建工程，如下图所示：在jobname  及new project title中输入"Xtract应用"，点forward>>按钮进入下一步。



（3）项目命名。在entersection name中输入"圆形截面",在Start from下拉列表中选择"Template"模板列表。在Select Units下拉列表中选择"kN-m"单位。点forward>>按钮进入下一步。



（4）选择模型信息：在section information的两个下拉列表中分别选择“circular column”圆柱形截面，"Hoop reinforcing"横向配置环形箍筋。在Transverse Reinforcing Bar Size下拉列表中选择箍筋的直径为12mm,在Spacing of Transverse Steel下撞死表中选择横向箍筋的间距为0.1m。点next>进入下一步。



（5）设置模型截面信息：在outsidediameter中输入柱子的直径为1.6m,在cover thickness中输入保护层的厚度为0.05m，在number of Longitudinal Bars中输入纵向钢筋的根数为31根。完成柱截面的及钢筋信息的定义。点next>进入下一步。



（6）填入材料信息：在这个界面里面，我们要添加三种材料,其中，Cover concrete为无约束混凝土，column Core concrete为约束混凝土，Longitudinal Steel为纵向钢筋。下面一项一项来。



（6-1）在material对话框Cover concrete栏点Add View按扭，弹出如下的对话框：按对话框中的数值输入无约束C40混凝土参数。下面解释一下各个参数的含义。



28 Day Compressive Strength 。这个对应于中国规范就取28天抗压强度标准值。查规范可知这个值为26.8e3Kpa

Tension strength --我们不考虑无约束混凝土抗拉强度，所以此处我们输0便可。

Yield Strain 混凝土的屈服强度，我们取0.001就比较合适了。

Crushing Strain 极限压应变，我们取0.003，你也可以取0.004，但我建议取0.003。因为我们取的是设计值。当然我想这个参数对你的整个结果影响是很小的

Spalling Strain 混凝土剥落应变，这个值可以采用程序提供的0.006这个值。

Post Crushing Strength 剥落后的抗压强度，这个值当然取0是最合适的。

Failure Strain 结构破坏应变，这个值我们应当取一个比剥落应变更大的值，不妨取1.0或者1.1。

Concrete Elastic Modulus 混凝土弹性模量，这个值当然按规范取3.25e7KPa。

此至，无约束混凝土的参数的输入已经解释完毕。相信大家应该理解了。

点View按扭，可看到无约束混凝土应力应变曲线，点apply按钮完成无约束c40混凝土的定义。关闲对话框，再一次回到先前的那个material定义对话框。

（6-2）在material对话框column Core concrete栏点new按钮，弹出如下定义约束混凝土对话框：

我们需要在这个对话框中输入下面的除了红色的等号之外的其它的参数的输入，为什么这么说，因为当你定义完无约束混凝土后，下面这个定义约束混凝土对话框的红色等号的数值已经自动生成了。也就是说程序根据你的截面及配筋特性，已经给你计算出红色等号的两个参数。所以，我们所需要的仅仅是完成其它参数的填写。读者只需要按照下图所示的数值填写好相应的参数便可。下面解释一下各个参数的含义。



28 Day Compressive Strength 。这个对应于中国规范就取28天抗压强度标准值。

查规范可知这个值为26.8e3Kpa

Tension strength --我们不考虑无约束混凝土抗拉强度，所以此处我们输0便可。

Confined Concrete Core Strength 约束混凝土抗压强度，程序已经自动计算出来，但是你应该清楚，这个家伙是怎么来的，至少你应该明白，这个家伙的值肯定是大于28天抗压强度标准值的，不然，就是软件本身出错了。如果你真的想知道怎么来的，请参看范立础老先生写的《桥梁延性抗震》这本书的第148页。即如下图所示的公式：



Yield Strain 约束混凝土的屈服应变，注意，这个值不能再输入无约束混凝土的屈服应变了，很明显，约束混凝土的屈服应变肯定要大于无约束混凝土的屈服应变（0.001）的。那这个值怎么输才好的，我们可以取峰值压应力下所对应的应变值的70%，那么峰值压应力下所对应的那个峰值压应变又该怎么计算呢？还是参看范立础老先生写的《桥梁延性抗震》这本书的第148页。即如下图所示的公式：经计算得到这个值为3.75e-3。



Crushing Strain 约束混凝土的极限压应力，虽然这个值程序能自动给你，但是你仍然要知道它是怎么来的，参看范立础老先生写的《桥梁延性抗震》这本书的第148页。即如下图所示的公式：



Concrete Elastic Modulus 混凝土弹性模量，这个值当然按规范取3.25e7KPa。

此至，约束混凝土的参数的输入已经解释完毕。相信大家应该理解了。

点View按扭，可看到约束混凝土应力应变曲线，点apply按钮完成约束c40混凝土的定义。关闲对话框，再一次回到先前的那个material定义对话框。

（6-3）在material对话框Longitudinal Steel栏点Add new按钮，弹出如下所示的钢筋定义对话框。按对话框所示输入相应的值。注意Stlle Standard and Grade(opt)下拉列表保持默认状态，不要动它，因为我们不需要选用美国规范的任何钢筋，我们要自己定义中国规范的钢筋。下面解释各个参数的含义。



YieldStress 钢筋屈服强度，这里取335E3KPa就合适了，这是规范上确切可查的值。

Fracture Stress 钢筋极限抗抗强度，这里取490E3KPa就合适了，这是规范上确切可查的值。无论你觉得是公民建，大跨，还是桥梁专业，钢筋的这两个参数应该都是一样的。

Strainat onset of Strain Hardening 钢筋硬化时对应的应变，这个值取经验值0.01就可以了，你若问我来源，我只能告诉你这是个试验加经验加博主心里权值的一个总和。

Failure Strain 钢筋的极限拉断应变，取大一点，取个1.0。

Steel Elastic Modulus 钢筋的弹性模量，这个值按规范取2.0e8KPa。

点View按扭，可看到钢筋应力应变曲线，点apply按钮完成约束HRB335级钢筋的定义。关闲对话框，再一次回到先前的那个material定义对话框。这个时候应该如下图所示，三种材料都定义好了。点next>进入下一步。



（7）进入下步，弹出划分纤维网格对话框，单击CreateSection按钮，点next,进入程序主界面，如下图所示：这个时候，网格已经划分成功了。红色的那一圈为非约束混凝土，银白黑的为约束混凝土，黑点为钢筋。



（8）加载，点菜单loading->momentCurvature,弹出弯曲曲率分析加载对话框，在loading Name中输入"弯矩曲率分析"，单击Applied first Step Loads组合框中的Axial Load前的单选按扭。并在其后输入3986kN（初始轴力）。单击Incrementing Loads组合框中的Moment About X-Axis(Mxx)，单击moment rotation options组合框中的Calculate Moment Rotation前的单选按扭。在Plastic Hinge Length中输入1.6m（塑性铰长度取1倍柱子直径）。在Graphics Options组合框中勾选Show Graph,show animation按扭，以便计算时能看到图片及动画。再点Apply完成弯矩曲率分析的荷载的施加。



（9）点菜单loading->PM Interaction,弹出弯矩轴力压弯包络施加荷载对话框，如下图所示，在loading Name中输入"压弯包络分析"，在number of points中输入25,在Graphics Options组合框中勾选Show Graph,show animation按扭，以便计算时能看到图片及动画。再点Apply完成弯矩轴力荷载的施加。

有人可能会问，什么都没有看到，也没有看到弯矩与轴力值的输入。因为我们要得出这个截面的压弯包络，所以我们算的只是这个截面的弯矩轴力的抗力，即，能抵抗的最不利的（弯矩，轴力）组合（点），后面结构分析会讲到。



荷载施加完成后，我们将在工程管理的树形菜单下看到如下图所示的界面，从下图可以看出荷载已经施加成功。



（10）接下来运行程序，进行加载分析，点分析按扭，进行分析，分析完成后可以看到如下图所示的图片及动画。很明显，从下图可以看出，弯矩曲率曲线已经得到，压弯包络图已经绘制出来。





（11）输出结果报告，单击树形菜单下面的analysisreport。



将输出如下所示的结果报告，接下来，你可以根据你的地震有限元计算模型得到的内力数值，位移转解数值去查看，看看你的值是否在下面结果报告范围内。





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