针对超高化、复杂化、多样化建筑发展趋势，CIM平台建设中重视地震疏散与应急防灾等应用场景，为了加强CIM服务能力，需要对不同超限建筑的力学性能数据进行归一化处理。根据《建筑抗震设计规范（2016版）》（GB 50011—2010）[1]、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）[2]对高层建筑的要求，设计阶段常使用结构弹塑性时程分析软件进行模拟，但由于不同分析软件的力学原理与计算逻辑不同，难以通过不同软件的输出结果对同一结构合理性参数进行一致性判断[3]。本文通过对常用结构弹塑性时程分析软件的对比，重点选取3种不同数值模拟和结果判定准则的典型软件进行同一模型输入参数对比、输出结果一致性验证及表现形式的差异对比，提出几种弹塑性时程对比分析的建议参数，为CIM平台结构安全数据标准一致性提供建议和参考。13种典型软件主要输入参数对比结构的弹塑性时程分析需要对同一模型进行对比计算，因此软件应选择恰当的导入流程，保证模型基本数据一致性，材料本构模型及阻尼体系选取恰当[4]。1.1模型基本数据3种弹塑性时程分析软件模型数据对比如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.030.T001表13种弹塑性时程分析软件模型数据对比软件Midas BuildingEtabsSausage兼容来源PKPM、YJKMidas Gen、PKPMPKPM几何尺寸自带建模自带建模，支持导入。直接导入钢筋信息自带设计自带设计，可部分导入。直接导入截面转换铰模型自动导入，墙纤维模型自动转换。铰模型自动导入，墙分层壳手动设置。纤维模型自动转换纤维划分自动划分，不可修改。自动划分，可修改。自动划分，不可修改。地震波读入自带波库无自带波库自带波库，自动判断。1.2本构模型Midas Building铰特性值中可定义多种类型的混凝土骨架曲线，一般混凝土结构梁柱构件采用退化三折线骨架曲线，一般混凝土墙采用不考虑抗拉能力的《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）[5]单轴受压应力应变曲线，一般钢筋和钢材采用标准双折线模型。Etabs铰材料数据中可定义多种类型的混凝土应力应变曲线，提供用户自定义曲线，一般混凝土结构构件采用基于Takeda滞回模型的Mander模型应力应变曲线，钢筋和钢材采用Park双线性随动强化模型。Sausage纤维模型中内置的本构模型不可修改，默认混凝土结构构件采用《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）[5]的单轴受拉受压应力应变曲线，钢筋和钢材采用Park双线性随动强化模型。1.3阻尼体系阻尼根据阻尼矩阵是否与振型向量正交，可以分为比例阻尼和非比例阻尼。比例阻尼具有局限性，但在建筑结构设计和分析中具有一定优势[6]。常用的比例阻尼有Rayleigh阻尼、振型阻尼及修正振型阻尼3种[7]。3种阻尼体系对隐式计算的影响不大，但由于显式计算格式和计算量的原因，一般反应谱分析中采用的振型阻尼在非线性显式动力分析计算中通常只考虑质量阻尼，无法计算高阶振型的阻尼比[8]。为了不影响工程师根据结构弹塑性时程分析计算结果验证结构设计方案合理性，根据相关研究，建议对采用显式计算的Sausage选择结合质量阻尼的修正振型阻尼，而对采用隐式计算的Midas Building和Etabs选择包含质量因子和刚度因子的Rayleigh阻尼进行计算[9]。23种典型软件主要输出结果一致性验证在保证3种典型软件输入参数基本一致且选取恰当的情况下，以某一工程算例为例，对结构的弹塑性时程分析输出结果进行一致性验证。2.1工程算例概况该工程算例为钢筋混凝土框架—剪力墙结构，丙类建筑，总高100 m，共33层，平面标准层不变，设防地震分组第三组，抗震设防烈度7（0.1g），场地类别Ⅱ类，框架抗震等级二级，剪力墙抗震等级二级，恒载2 kN/m2，活载2.5 kN/m2。典型工程算例标准平面如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.030.F001图1典型工程算例标准平面/mm将PKPM建模和SATWE设计配筋的模型数据导入所选的典型软件，并在相同地震波参数下分别进行弹塑性时程分析计算，其中较为关键的控制流程为是否删除地下室、网格质量、质量源与材料设置、剪力墙边缘构件和埋设梁设置。2.2输出结果的一致性验证经过正确的模型设置和地震波参数输入，对比SATWE模型和3种软件模型的计算结果。各软件模型模态结果对比如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.030.T002表2各软件模型模态结果对比软件SATWEMidas BuildingEtabsSausage周期/s3.052.783.083.092.942.762.963.062.722.522.802.76最大周期差/%—1014振型类型第一阶X向平动，第二阶Y向平动，第三阶扭转总质量/t17 17016 59016 41117 565质量差/%—3.44.42.3有效质量系数x/%98.597.497.398.5有效质量系数y/%97.896.896.897.8由表2可知，各模型周期差异不大于10%，振型类型一致，总质量差异小于5%，有效质量系数差异小于3%，因此3种典型软件的有限元模型与SATWE模型具有模型一致性。各软件某一地震波下弹塑性时程分析结果对比如表3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.030.T003表3各软件某一地震波下弹塑性时程分析结果对比软件SATWEMidas BuildingEtabsSausage总倾覆力矩/（kN·m）190 000—171 130220 000最大层剪力/kN反应谱2 6922 6302 596—小震弹性—1 8832 3303 061大震弹塑性—7 42510 8629 661最小剪重比0.010—0.0160.010层间位移角反应谱1/1 2901/1 5851/1 385—小震弹性—1/1 3271/1 4291/1 123大震弹塑性—1/1951/2391/163大震弹塑性最大位移/m—0.320.330.43总能量/kJ——8 6008 300能量相对差/%——3.5由表3可知，各模型在某一符合规范要求的地震波下，总倾覆力矩差异小于15%，结构最大层剪力趋势一致，且差异不大于31%，最小剪重比差异小于1%，层间位移角均满足规范要求，且差异小于1/500，最大位移差异不超过11%，顶点位移时程图峰值差异小于21%，基底剪力时程图峰值差异小于27%，总能量差异小于4%。因此，3种典型软件有限元模型的弹塑性时程分析结果均有所差异，但趋势一致，具有计算结果一致性。3结语弹塑性时程分析结果的计算精度和计算效率受软件本构模型、单元模拟方法、求解方法、网格划分的影响较大，其结果处理与不同的判定准则相关。故CIM平台数据标准建立中应重视弹塑性时程分析工作软件选择带来的影响，根据具体的建筑特点综合选择合适的软件分析结果进行数据交互。为了保障各软件模态结果能够通过数据一致性验证，对同一模型的输入参数应采用合适的导入流程，以保证前后模型基本数据的一致性，同时对照恰当的本构模型检查采用隐式或显式计算方法，应配合选择Rayleigh阻尼或“修正”振型阻尼体系。本文选择3种典型软件，即Midas Building、Etabs以及Sausage，在某一工程算例验证的主要输出结果中具有计算结果一致性，根据计算结果差异及表现形式差异大小，建议CIM平台建设参考弹塑性时程分析对比参数时，可重点考察层间位移角、顶点位移时程曲线、最大位移图、基底剪力时程曲线、能量分布图等关键参考指标。