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非线性时程分析初始条件的定义
创建者：曾亚，编辑者：曾亚，最近更新：2018/03/26 14:00:06
问题描述：
进行非线性时程分析时，为考虑结构已承受的重力荷载，需定义初始条件作为前续工况。那么，具体该如何定义非线性时程工况的初始条件呢？
解答：
在SAP2000中，时程分析有两种求解方法：直接积分法和振型叠加法。直接积分非线性分析可以考虑所有非线性类型，是最通用的方法。而振型叠加非线性分析通常用于考虑连接单元的非线性，适用于减、隔震结构，运算速度快。程序中，这两种方法的非线性时程工况都可以选择相应的初始条件。下面分别介绍各自初始条件工况的定义方法。
1.直接积分法
非线性静力工况、非线性施工顺序工况和非线性直接积分时程工况都可以作为直接积分法非线性工况的初始条件。对于模拟地震作用时结构已承受的重力荷载，初始条件通常选择非线性静力工况。具体操作如下：
步骤一：定义静力非线性荷载工况，命令：定义>荷载工况。
图1重力初始条件工况
分析类型选择“非线性”，添加荷载类型：1.0恒载和0.5活载（重力荷载代表值），可根据具体情况选择是否考虑几何非线性参数，具体设置如图1所示。
步骤二：定义地震时程工况时，选择从gavity工况的结束状态继续分析。
图2直接积分法时程工况
注意：非线性荷载工况可以继承初始条件荷载工况的刚度、全部结构效应（包括内力、应力、变形等），以及先前加载历史导致的材料非线性效应等全面信息。
2. 快速非线性分析（FNA）法
在SAP2000中振型叠加法又被称为快速非线性分析（FNA）法。FNA法分析只能从其他FNA分析继续，也就是说已经定义的FNA工况才能作为该FNA工况的初始条件。所以，需要用FNA法模拟结构的重力荷载。解决思路是：定义一个拟静态的FNA分析工况，使重力荷载拟静态地施加，并使结构在此过程中不产生振动。具体操作如下：
步骤一：定义斜坡函数，以缓慢地施加重力荷载，命令为：定义>函数>时程，具体参数见图3。
图3 RAMPTH函数
斜坡函数总时长取相对结构第一周期较长的时间（建议取10倍T1），总时间至少为上坡时间的2倍。本例中，上坡时间为20s，总时间为60s。
步骤二：定义拟静态的FNA分析工况，命令为：定义>荷载工况。
图4 HISTQS工况
为了抑制结构的振动，使用高模态阻尼，取0.99。添加荷载类型：1.0恒载和0.5活载；函数选择RAMPTH斜坡函数；具体的参数设置如图4所示。
步骤三：在定义地震时程工况时，选择从HISTQS工况的结束状态继续分析，如图5所示。
图5基于FNA法的时程工况