INSPECT-PBEE：基于性能的地震工程的IDARC-2D GUI

SoftwareX 9（2019）132原始软件出版物INSPECT-PBEE：IDARC-2D地震工程性能化图形用户界面Mohammad AlHamaydehAl-Ahmad，Nader Aly，Mohamad Najib，Sameer Alawnah阿拉伯联合酋长国沙迦美国大学土木工程系ar t i cl e i nf o文章历史记录：接收10三月2018收到修订版2018年12月16日接受2019年保留字：基于性能的地震工程（PBEE）IDARC-2D前/后处理器GUI FEMAP695a b st ra ct性能和功能驱动的设计通常要求进行非线性分析。到目前为止，非线性分析仍然是一个复杂的工具，可能不会吸引大多数结构/地震执业工程师，由于所需的努力，时间和迭代的性质。有几个可用的商业和面向研究的软件包，执行非线性分析。IDARC-2D是非线性分析的强大且免费的工具之一本文介绍了INSPECT-PBEE，这是一个软件前/后处理程序包，开发，以方便使用IDARC-2D程序和自动化的结构抗震性能评估。它以两种模式运行;预处理器和后处理器，使用C#编程语言和.Net库开发预处理器包使用其有用的图形用户界面（GUI）简化了IDARC-2D上的非线性建模过程。后处理器组件提供了一个强大的工具，使用非弹性动力分析自动化结构的抗震性能评估此外，它有两个选项来评估抗震性能，用户指定的标准或遵循FEMA P695文件中描述的既定程序。©2019作者由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）中找到。代码元数据当前代码版本1.0.0.0此代码版本使用的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX_2018_18法律代码许可证BSD 3-条款许可证使用git的代码版本控制系统使用C#、Microsoft Visual Studio 2013编译要求，操作环境依赖.Net Framework v4.5.1如果可用，链接到开发人员文档/手册N/A问题支持电子邮件malhamaydeh@aus.edu软件元数据当前软件版本1.0.0.0此版本可执行文件的永久链接https://github.com/alhamaydeh/INSPECT-PBEE/blob/master/bin/INSPECT_PBEE_INSPECLER.exe法律软件许可证BSD 3-条款许可证计算平台/操作系统Windows OS。安装要求依赖项.Net Framework v4.5.1如果可用，请链接到用户手册-如果正式出版，请在参考列表N/A问题支持电子邮件malhamaydeh@aus.edu*通信：Mohammad Al-Hamaydeh博士，土木工程系，沙迦美国大学，邮政信箱26666，沙迦，阿拉伯联合酋长国。电子邮件地址：malhamaydeh@aus.edu（M. AlHamaydeh），nader_aly@alumni.aus.edu（N. Aly），b00045708@alumni.aus.edu（M. Najib），salawnah@aus.edu（S. Alawnah）。https://doi.org/10.1016/j.softx.2019.01.0101. 动机和意义结构的抗震性能可以用几种性能评估技术来评估。一般来说，这些技术是基于分析，占几何2352-7110/©2019作者。由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softxM. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132133以及材料非线性，如拟静力推覆分析、反应时程分析和增量动力分析（IDA）。抗震性能评估提供了一个深刻的洞察行为的结构在地震激励。这是一个非常强大的方法，突出可能的结构设计缺陷和预期的破坏机制，由于地震荷载。评估现有结构的抗震性能有助于建立所需的修复技术，以提高性能并满足预设的设计目标。另一方面，调查新提出的设计的抗震性能将允许实施适当的措施，以满足性能驱动设计的早期阶段的性能目标新建和既有结构的抗震性能评估PBEE旨在设计能够展示预期的理想性能目标的结构，与设计结构以严格满足规范要求的传统方法相反。PBEE的过程依赖于对地震能力和需求的准确预测。它利用预先定义的性能目标，将损坏或性能极限状态与地震危险等级相结合。通过分析PBEE，可以根据寿命周期性能和成本分析[1- 7 ]来决定结构的抗震能力通常使用非线性静力程序（例如，推覆分析）或非线性动态过程（例如IDA）。在pushover分析中，通过在结构上施加具有竖向分布模式的侧向位移或力来确定结构的承载力。这种能力骨干关系通常与任何地震需求无关，可用于评估结构的性能是否在动力过程中，通常使用IDA来估计抗震能力IDA是一种非常强大的动力分析方法，它可以更好地估计结构在地震地面运动作用下的承载力。此外，随着地震动强度的增加，它跟踪了地震荷载下结构的行为，从弹性范围开始，到塑性铰的形成，最后到结构的倒塌[9]。IDA是通过应用一套多尺度地面运动记录的结构，直到倒塌发生。地震动强度测量的增加是通过使用多 个 小 增 量 的 比 例 因 子 来 实 现 的 IDA 被 认 为 类 似 于 动 态pushover，与传统的静态pushover相比，动态pushover提供了有关结构行为的此外，它还显示了预期结构响应对地震动强度变化的敏感性，并允许使用易损性曲线[3，9，10]评估抗震性能对于许多工程师和研究人员来说，使用IDA来研究结构的抗震性能这通常是由于整个过程中所需的时间和计算工作量，从选择代表性的地震地面运动开始，缩放地面运动记录，执行大量的动态分析和处理结果。最后，这些结果被用来建立IDA和脆弱性曲线，这将有助于评估抗震性能。如果发现性能不令人满意，则在对设计和/或建模进行必要的调整后，必须重复整个过程，这增加了复杂性基于性能的地震工程非弹性地震性能评估计算工具（INSPECT-PBEE）是一个旨在促进 IDARC-2D 使用的程序 [11]。 INSPECT-PBEE是对INSPECT [12]的重大升级，旨在促进和自动化结构的PBEE评估，从非线性分析模型的创建到所有分析模型的生成研究性能所需的图INSPECT-PBEE旨在简化抗震性能评估的整个过程它以三种模式运行：预处理器、后处理器或打开绘图文件。第一种模式便于使用用户友好的预处理器图形用户界面（GUI）在IDARC-2D [11]上创建非线性分析模型。此外，它允许使用单独的运行（例如，推覆分析或单一的非弹性动力分析）来执行抗震性能调查。第二种模式允许已有IDARC-2D模型的用户进行非线性分析和评估结构的抗震性能。INSPECT-PBEE中的后处理器模式自动分析和处理结果，否则必须由用户手动执行。第三种模式允许重新打开以前运行的项目。 INSPECT-PBEE对结构/地震工程专业的学生、研究人员和从业人员都很有用，也很有吸引力。与类似的现有软件包（例如， Opensees [13]、SeismoStruct [14]等）INSPECT-PBEE第二（后处理器）模式为基于FEMA P695 [ 15 ]方法的结构抗震性能评估和量化提供了综合工具。后处理器模式不仅可以执行IDA，还可以选择在几次点击后，按照FEMA P695[15]的详细程序执行完整的抗震性能评估读者可参考INSPECT-PBEE的前一版本（即[12]查看详情以下是INSPECT-PBEE的主要功能的简要总结，这些功能使其在其前身（INSPECT）和其他软件包中脱颖而出：(1) 简化和自动化，否则极其繁琐和劳动密集型，PBEE迭代设计过程。(2) 允许用户严格执行FEMA P695抗震性能评估程序，用于新的结构系统（建筑规范中未定义）。(3) 通过同时IDARC-2D实例的自动多核并行化提供卓越的计算性能增强。(4) 通过自动分配计算资源和抑制所有弹出的IDARC-2D实例(5) 通过“执行通道”为用户提供全面的分析过程监控权限(a) 实时监控所有单个流程的分析进度(b) 如果请求的运行次数超过计算资源（RAM等），则通知用户。运行IDA(c) 允许在任何点暂停、恢复和停止分析，以检查单个IDARC-2D实例的输入/输出文件。(d) 支持对输入文件进行实时更改，并在需要时重新运行IDARC-2D的任何特定实例(6) 支持导入多种格式的地震动记录。(7) 提供标准化和缩放地面运动记录到任何地震危险水平。(8) 利用最先进的(9) 自动执行FEMA P695不确定性参数表的二维插值(10) 在整个模型创建步骤中，通过“保存"和”加载"功能支持方便的多会话操作134M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132图1.一、（a）INSPECT-PBEE启动选项;（b）INSPECT-PBEE后处理器GUI。(11) 通过自动执行输入参数和分析参数的关键兼容性检查，(12) 以多种格式导出所有结果（列表数值以及标绘响应的图像(13) 包括“保存"和”加载“最终脆性结果的选项，(14) 报告拟合的脆弱性曲线，以用于任何其他科学计算环境（例如，MATLAB、EXCEL等）。(15) 导出整个项目文件夹（包括子文件夹）以进行存档。(16) 清除整个项目文件夹（包括子文件夹）以启动新项目的2. 软件描述如前所述，INSPECT-PBEE可以在以下三种模式中的一种模式下运行：（1）预处理器模式，（2）后处理器模式，（3）为先前运行的项目打开绘图文件。预处理器模式类似于原始INSPECT软件[12]，并提供用户友好的GUI。它简化了IDARC-2D非线性分析数值模型此模式对于没有预先创建IDARC-2D模型并且喜欢使用GUI的用户非常有用另一方面，后处理器模式主要适用于拥有现有IDARC-2D模型的用户，我想自动化IDA和地震性能评估过程。值得一提的是，从预处理器模式开始，用户可以继续并使用所创建的模型来执行结构的地震评估（即，从预处理器无缝地过渡到后处理器）。以下小节介绍INSPECT-PBEE预处理器和后处理器模式提供的功能。 图 1（a）显示INSPECT-PBEE启动窗口。可以看出，用户被给予以下三个选项：（1）启动预处理器，（2）启动后处理器或（3）从先前完成的会话打开绘图文件。2.1. 预处理钢筋混凝土非弹性损伤分析（IDARC-2D）[11]，是一个软件开发，用于分析和评估钢筋混凝土建筑物和框架的性能。在IDARC-2D中建模输入文本文件创建的详细说明在程序的用户手册中提供。这种数据输入方法具有一些优点，例如文件大小小，易于移植，易于访问和修改。然而，这种方法的缺点使优点相形见绌。第一个主要缺点是无法同时运行多个案例，第二个是难以检测和纠正无意输入M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132135图二.‘‘WaveFileChanger’’图三. 批处理模式选项动态分析控制参数。136M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132错误不经意的输入错误可能会阻止程序运行，或者更糟，给出错误的结果。这些无意的错误包括空格、无效或不足的参数等。空格基本上是空白行，用户可以通知也可以不通知无效参数可能是那些超出程序功能所需限制的在其他情况下，无效的参数可能是使用整数以外的数字作为柱类型或楼层数等。如果用户要定义楼层数，并错误地输入比预定的楼层标高或节点权重更多或更少的楼层标高或节点权重，则程序将无法运行，并且用户不知道为什么。拥有一个能够检测这类错误的GUI将被证明对新用户和有经验的用户都非常有帮助有关预处理器模式及其GUI功能的更多详细信息，请参见先前版本（INSPECT）[12]。2.2. 后处理器功能后处理器模式可以与现有的IDARC-2D模型一起使用，也可以在使用前处理器GUI生成的文件上构建它是一个有吸引力的工具，可以用来执行IDA和评估结构的抗震性能。 INSPECT-PBEE后处理器模式是为了简化使用IDARC-2D的IDA过程并简化结果的后处理而开发的。图1（b）显示了INSPECT-PBEE后处理器GUI。INSPECT-PBEE后处理器提供了选择抗震性能评估标准的灵活性 如图 1（b），标准可以是用户指定的标准（批处理模式选项），也可以采用FEMA P695倒塌评估方法（FEMA选项）[15]。FEMA P695是一种成熟且众所周知的方法，广泛用于地震性能调查和量化（例如，[3、16、17]）。2.2.1. 通用/用户定义的性能标准（批处理模式选项）批处理模式选项的开发，以提供用户在调查使用任何特定的标准结构的抗震性能的灵活性。它允许用户使用任何预先存在的地震地面运动或IDARC-2D生成的一般白噪声地震记录来执行IDA。此外，用户可以选择使用任何首选程序来缩放时间历史记录。可以通过“wave "文本文件指定预先存在的记录。所使用的地震记录可以是单列或多列地震动加速度，并在IDARC-2D中运行。然而，许多地震地面运动记录是自由格式的，因为它们可以从不同的地震数据库中获得。最常见的格式是：(a) 耦合值{时间（通常以秒为单位），地面加速度（通常以g(b) 以固定时间步长报告的地面加速度{地面加速度（通常以g这两种格式都可以包含单列或多列地面加速度。此外，地震记录文件可能包含一些用于描述等的注释标题行。因此，INSPECT-PBEE开发人员编写了一个用户友好的界面“WaveFileChanger”，将常见格式转换为IDARC-2D运行所需的必要格式，即单列/多列的地面加速度数据点。用户可以定义要从原始记录文件中跳过的标题行数（如果有的话）、每行要跳过的前缀字符数（如果有的话）以及每行要读取的数据点数。此外，地震记录的时间历程也可以从INSPECT-PBEE中绘制，以便用户快速方便地检查，如图所示。二、此外，INSPECT-PBEE批处理模式选项允许用户完全控制所需的动态分析参数见图4。IDA曲线上的结构复活，改编自[9]。在IDARC-2D模型中。图3突出显示了使用批处理模式执行IDA所需的几个输入参数。如图3、用户可以选择指定分析时间步长、阻尼系数和结构阻尼类型。通常建议使用足够小的分析时间步长，以确保数值模拟的准确性和稳定性。它还允许在IDA中包含垂直地震地面运动分量。用户可以简单地包括地面运动的垂直分量，并使用前面描述的“WaveFileChanger”功能读取它们的时间历史文件。INSPECT-PBEE中的记录强度测量值为峰值地面加速度（PGA）。之所以选择这一点，是因为它与IDARC-2D要求兼容，并将为用户提供更大的灵活性。用户可以指定IDA中使用的PGA的开始、增量和结束。最后，可根据用户采用的标准（如ASCE 41 -13 [18]），在所有损坏/性能极限状态下指定漂移率（%）极限一旦输入了所有动态分析在开始分析之前，将要求用户指定在强制终止该特定地面运动记录的分析之前应允许的失败比例因子的数量。此选项为用户提供了一个很好的机会，可以节省大量时间，而这些时间本来是在尝试以更高的比例因子运行记录分析时不必要花费的此功能可以在两种情况下使用。首先，如果用户知道问题的边界，在强制终止地震记录之前，可以指定一个小的数字作为失败的比例因子的数量通过这种方式，程序将强制终止失败记录的任何更高刻度，从而为用户节省大量时间其次，如果边界不是众所周知的，则为允许的失败比例因子指定一个非常大的数字可能是有用的这对于捕获IDA中的任何带敏感性和/或编织和结构复活响应是必要的，如图11所示。 四、指定IDA增量后，INSPECT-PBEE将快速检查指定运行的次数以完成分析。如果请求的运行数量非常大，以至于窗口无法分配内存来创建足够的窗口来控制所有这些运行，则该进程将不会启动。而不是在分析过程中崩溃，浪费时间和精力，该软件将显示一个警告消息，表明执行监视器不能创建和运行总数应减少。警告信息可参见图5。这是一M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132137图五. 大量运行警告消息。这是一个非常有用的工具，适用于用于运行模拟的机器的各个规格。如果请求的运行次数可以通过窗口处理，则分析将在单个控制窗口（INSPECT-PBEE的“执行队列”）中开始。图6所示的它有一个彩色编码的图形界面，灰色代表未决运行，粉红色代表运行，绿色代表成功完成，红色代表失败运行，暗红色代表强制失败运行。右键单击任何运行框，允许用户打开该运行的工作文件夹。用户可以减少分析的时间步长并重新启动模拟运行。分析完成后，所有使用的输入和输出文件，并从分析结果可以导出和保存在任何direc- tory指定的用户。用户可以选择清除INSPECT-PBEE工作目录中的所有运行文件，以避免意外使用先前分析的结果。但是，当要求使用不同的IDA参数进行新运行时，软件将自动清除其目录中的所有文件。在绘图窗口中，用户可以导出所有结果摘要，将绘图保存为图像并导出绘图数据。如图7所示，INSPECT-PBEE提供了抗震性能评估所需的最重要的响应输出参数（即最大层剪力、最大位移比、最大层位移和总损伤指数）的汇总。它还提供了崩溃或超过指定损坏状态的概率摘要。INSPECT-PBEE生成的样品峰响应图如图所示。8.第八条。此外，INSPECT-PBEE提供了剖面图（即 任何响应输出参数与建筑楼层）的所有地面运动记录在所有的分析增量，如图所示。9 .第九条。除了峰值响应图和剖面图，INSPECT-PBEE还为用户提供了观察（分析）和拟合的崩溃脆弱性曲线。它为用户提供了几个选项来指定失败/折叠标准。这些选项包括：超过一定的漂移率、超过指定的损伤指数或由于数值收敛问题而终止IDARC-2D分析如果用户未指定任何这些限值，INSPECT-PBEE软件假定漂移率的默认值为10%，损坏指数的默认值为3。INSPECT-PBEE采用最大似然法估计倒塌脆弱性函数参数并拟合倒塌脆弱性曲线[19]。它提供了用户所需和指定的所有损坏状态此外，它还显示了同一图上的观测点的拟合曲线。图10显示了使用最大似然法由INSPECT-PBEE生成的样品观察和拟合脆性曲线。2.2.2. FEMA P695性能标准FEMA P695方法规范了结构抗震性能评估的过程，因为它有明确的和有据可查的指导方针。在INSPECT-PBEE中，抗震性能评估完全采用FEMAP695结构地震倒塌评估方法并实现自动化性能评价方法的第一步是选择分析软件和建立非线性分析模型。 所有非线性模型都可以使用INSPECT-PBEE预处理器GUI生成。一旦模型被创建，下一步将是选择和缩放将用于执行IDA的地面运动。FEMA P695使用了两组取自PEER NGA数据库的地面运动记录[20]。在FEMA P695方法中实现的两个记录集根据它们到远场和近场集的震中距离进行分类这种分类的原因是为了研究崩溃的方向性和脉冲效应的敏感性。在选择地面运动记录集后，必须按比例放大记录，因为大多数可用记录不足以引起现代结构的破坏缩放过程包括两个步骤：归一化和缩放。首先，使用峰值地面速度（PGV）对所有记录进行标准化，PGV是两个水平分量PGV的几何平均值然后，使用单个缩放因子放大所有FEMA P695中实施的缩放方法等同于ASCE 7 -10 [21]的缩放程序FEMA P695对记录进行缩放而ASCE 7 -10缩放方法将记录的频谱加速度与MCE需求在一系列时间段内相匹配。然后使用缩放的记录执行IDA根据用户指定的标准，每个地面运动的强度逐渐增加，直到结构达到倒塌。提取每个增量处的最大层间位移，并绘制IDA（最大层间位移比与强度测量）曲线，绘制。使用IDA的结果，中位倒塌强度（SCT）被估计为所使用的记录的一半（即，远场集的22个记录和近场集的28个记录）导致结构崩溃时的谱加速度。然后计算结构基本周期处5%阻尼的相应MCE谱加速度随后，崩溃保证金比率(CMR) 被确定为S_（Ct ）与S_（MT ） 之间 的比 率。CMR是然后根据记录的频率内容（频谱形状）和倒塌前损坏导致的结构基本周期的延长进行调整这是直接使用频谱形状因子（SSF），而不是根据每个结构的基本周期选择分析地面运动记录此外，IDA结果应考虑不同来源的不确定性，包括：记录间不确定性、设计要求相关不确定性、试验数据不确定性和非线性建模不确定性。一旦IDA结果被修改以考虑总的不确定性，则计算的CMR被调整以考虑分析中使用的记录的光谱形状。调整后的崩溃利润率（ACMR）是通过将CMR乘以SSF（即ACMR = SSF*CMR）。ACMR 是评估结构倒塌安全性和预期抗震性能的重要因素。FEMA P695在表7-3中提供了可接受ACMR的值。这些值取决于总的系统崩溃不确定性（βTOT）和MCE水平下允许的崩溃概率。较高 的总体系 统不确定 性和较低 的崩溃概 率增加了 允许的ACMR。对于任何具有可接受性能的结构系统，计算的ACMR应高于20%倒塌概率的可接受ACMR这意味着系统在MCE谱加速度水平下的崩溃概率应小于20%。在INSPECT-PBEE中，使用FEMA对倒塌安全性和抗震性能进行评估138M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132见图6。INSPECT-PBEE中的“执行通道”。(For对本图图例中所指颜色的解释，读者可参考本文的网络版。）见图7。批处理模式选项输出和结果摘要。P695方法是自动化的。首先，软件数据库包括两组记录（即远场和近场），并允许用户轻松选择一组完整的记录、任何单个记录或在分析中包括两组记录一旦从INSPECT-PBEE后处理器主窗口中选择了FEMA选项，用户将进入多个窗口以指定问题参数和细节。首先，应按图11（a）规定动态在此窗口中，用户可以控制分析时间步长，如前面第2.2.1节所建议。此外，阻尼比（临界值的%）、结构阻尼类型、垂直分量和强度测量增量也在此窗口中指定下一个窗口，如图所示。11（b），将允许用户指定与设计要求的质量等级、测试数据的质量等级和索引原型模型的质量等级相对应的不确定性参数不确定性参数用于计算总的系统崩溃不确定性，M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132139见图8。峰响应图示例。见图9。剖面图示例。用于标定记录，调整倒塌易损性曲线和估计结构系统可接受的ACMR。此外，它还允许用户指定不同的损伤状态的漂移率被认为是在崩溃的脆弱性分析。应注意的是，INSPECT-PBEE FEMA选项允许用户指定与第2.2.1节中描述的批处理模式选项类似的失效/崩溃限值。此外，在图11（b）中，用户根据FEMA范围选择抗震设计类别（SDC）SDC是缩放记录和计算结构的基本时间周期所必需的此外，系统延性应由用户指定，并将用于评估SSF，以说明记录的频率内容。 当用户点击输入框旁边的问号时，将给出根据FEMA P695计算基于周期的延性的提示，如图所示。 11（c）.输入所有参数后，下一步，如图所示。12，是选择要用于计算结构的近似周期的值，然后选择IDA的记录一旦选择了记录集，就允许用户决定哪些记录要包括在分析中。在此阶段，用户已输入FEMA P695方法所需的只需单击运行按钮，将根据FEMA P695倒塌安全评估程序对结构的抗震性能进行调查。如前所述，该程序是系统性的，并有详细记录。然而，INSPECT-PBEE为用户提供了一个实现过程完全自动化的绝佳机会，这使得它对大多数用户来说都是平易近人和有吸引力的它将在内部执行从标定地震地面运动到汇总所有140M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132图10个。 观察并拟合脆性曲线。见图11。 FEMA备选方案：（a）动态分析参数;（b）不确定性和脆弱性输入参数;（c）基于周期的延性计算提示。结果、易损性分析和抗震性能评价。在结构的抗震性能研究中，比例步骤通常是非常关键的.它通常需要结构/地震工程师寻求岩土工程师的帮助，以过滤和缩放地震地面运动，以匹配目标反应谱。使用INSPECT-PBEE，使用完善的标准（即，FEMA P695）。使用IDARC-2D进行IDA，提取峰响应参数并在表格和图中进行总结，如前面在批处理模式选项中所述（第2.2.1节）。此外，所有需要插值的FEMA参数，如可接受的ACMR和SSF，使用双线性插值。双线性插值M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132141=××对依赖于两个变量的参数或函数进行插值时使用的传统线性插值的改进它在一个方向上线性插值，并在另一个方向上重复同样的操作，以产生二次插值[22]。INSPECT-PBEE软件开发人员采用了这种强大的插值技术，以提高从FEMA P695表格中查找任何参数的准确性。除了最大响应和剖面图之外，INSPECT-PBEE中的FEMA选项还提供了不同损伤状态的调整后的易损性曲线，类似于图1中所示的曲线。10个。调整说明了不同来源的不确定性和频谱形状的地面运动记录， IDA。报告拟合和调整后的脆性函数参数（即平均值和离差），使用户能够使用Excel或Matlab重新创建脆性曲线。将FEMA P695方法编程用于倒塌安全和性能调查，可显著减少使用IDARC-2D手动执行分析所需的时间和工作量。这使得实践工程师和研究人员能够有效地投入时间和精力来调查设计和建模相关的问题。这为新结构的基于性能的抗震设计和现有结构的抗震性能评估提供了它有效地增加了PBEE的可行性和适用性。3. 说明性示例有关预处理器模式应用的详细验证示例，请参见先前版本的INSPECT- PBEE [12]。后处理器模式具有许多重要的特征，单个说明性示例是不够的。然而，它的大部分功能已经在前一节中强调过了提供此示例是为了突出后处理器模式中最强大的功能，即用于抗震性能评估的FEMA P695选项的自动化为此，对一栋6层钢筋混凝土办公楼进行了易损性分析和抗震性能研究。建筑抗侧力体系由特殊的钢筋混凝土剪力墙组成.抗重力系统由平板和立柱组成。有关所研究建筑物对于抗震性能评估，在本示例中选择FEMA P695的远场地面运动集。一个预先存在的IDARC-2D非线性模型的建筑物被用来直接利用后处理器的GUI。对选定的建筑物进行IDA，其光谱加速度范围为0.2g至1.2g，增量为0.2g。然后，根据ASCE 41 -13 [18]绘制了三个性能水平的脆弱性曲线，即立即占用（IO），生命安全（LS）和崩溃预防（CP）。为了使用IDARC-2D手动进行相同的分析，必须从PEER NGA数据库下载然后，将记录处理为与IDARC-2D兼容，归一化并最终缩放。需要为每个地面运动记录手动创建6个分析模型，总共需要6个（比例因子数量）22个（地面运动记录数量）2个（每个记录两个水平分量）264个IDA结果从每个输出文件中提取，然后根据FEMAP695方法进行调整，以纳入不确定性和地震动的频谱形状。最后利用调整后的结果建立基于极大似然法的脆弱性曲线。这个非常简短的描述的性能investi- gation过程中使用FEMA P695突出的意义，检查PBEE后处理器在减少所需的时间和效力。 使用手动方法和INSPECT-PBEE后处理器获得的结果如图13所示。可以看出经调整的脆弱性曲线在三个业绩水平上具有合理的准确性细微差异是由于Excel中使用的求解器和INSPECT-PBEE中使用的求解器所致该说明性示例还通过比较最终软件输出（即，调整的脆弱性曲线 ） 。 还 应 注 意 ， 该 建 筑 物 手 动 计 算 的 ACMR （ 1.43 ） 与INSPECT-PBEE计算的值4. 影响虽然IDA可以使用IDARC-2D手动执行，但这是一个非常耗时的过程，特别是结果的提取和处理。时间限制迫使大多数用户做出权衡，并减少分析时间增量和IDA缩放增量，以合理地控制时间范围和与过程相关的成本。使用IDARC-2D时，分析时间步长的选择非常关键。响应分析时间步长应始终保持小于输入波时间步长，波时间步长与分析时间步长之间的比值必须为整数。IDARC-2D非线性分析和P-δ计算对分析时间步长非常敏感，IDARC-2D用户但是，对于具有低冗余元素的结构或预计在分析过程中刚度会发生显著变化的结构，建议使用较小的值。为分析选择大的时间步长将由于大的不平衡力而导致数值不稳定，并且将由于收敛问题而提前终止分析或提供不合理的结果（例如，非常大的漂移比和/或损坏指数）。的默认情况下，使用小的时间步长来确保元素刚度的平滑变化然而，使用INSPECT-PBEE允许运行过程和结果提取的自动化，这使用户有更好的机会使用更小的时间步长，而不必担心对分析运行时间的影响。事实上，INSPECT-PBEE具有自动多核并行化功能。它将自动扫描操作系统并确定可用内核的数量。 根据核心的数量，它将处理相同数量的同时运行。这将通过并行运行最大可能数量的分析来有效地允许最大限度地利用系统容量。软件开发人员对INSPECT-PBEE的加速功能一个基准问题的选择和解决使用的软件，突出的意义，执行监视器在减少运行时间。使用总共8个内核和20 GB RAM的机器进行测试。图14（a）示出了当“ExecutionMonitor "使用更多核来完成相同的分析项目并加速该过程时的CPU利用率。值得一提的是，由于Windows调度程序控制过程导致饱和度约为93%，因此利用率未达到100%。可以观察到，速度与核数之间几乎是线性关系。是不是完全线性的，因为有些任务通常是按顺序完成的。使用8个核心后，由于机器只有8个CPU核心，因此速度不会提高运行更多的线程不会提高性能，因为额外的线程将与正在运行的线程竞争相同的CPU内核。这也可能降低并行化过程的性能，因为它可能需要额外的处理资源用于同步和上下文切换。图图14（b）显示了使用更多核心对完成相同分析项目所需的相对运行时间的影响。相对运行时间与所使用的CPU核心数呈反指数关系。值得注意的是，相对运行时间不会提高超过8个核心，再次因为机器只有8个核心。142M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）132见图12。基本期间计算和记录集选择。核心，以最大限度地提高效率，并可能削弱系统，如果用户试图在分析过程中使用计算机。允许此功能的非线性分析软件包并不多;即使是IDARC-2D也没有暂停单个文件分析的选项此外，在“执行队列”的底部提供了一个摘要栏此外，在“执行队列”中，用户可以选择停止任何单次运行，无论是用户可以选择打开该运行的模型，细化时间增量或任何输入，并重新运行分析。这在调整由于时间步长敏感性而发生的任何失败运行/崩溃时非常它允许将这些运行包括在总体结果处理中。此外，INSPECT-PBEE允许用户具有多个sessions.它允许保存后处理器文件中完成的所有工作，并在以后重新加载该文件以进行更改或运行分析图十三. 调整后的脆性曲线：手动计算和INSPECT-PBEE gener-过时了此外，使用较小的增量IDA提供了结构行为的清晰图像，并捕获了所有潜在的非线性机制。单独使用IDARC-2D，以小的强度测量增量运行它将迫使用户创建更多的文件/模型，执行大量的运行并处理许多处理“DOS黑窗口”。另一方面，使用INSPECT-PBEE，用户将不必处理来自IDARC-2D的任何INSPECT-PBEE软件的开发方式可以抑制所有“DOS黑窗”，而无需用户将不得不处理一个单一的窗口，“执行队列”，控制所有的运行。“执行队列”允许用户随时暂停、恢复或重新运行整个分析过程。这是非常有用的，特别是该计划将占用所有可用的具有不同的参数或性能标准。利用IDARC-2D和人工处理IDA结果来研究结构的抗震性能是许多地震工程研究人员和实践者关心的另一个这个冗长的过程不仅耗时，而且可能会增加在创建几个所需的分析模型和从输出文件中提取结果期间出错的可能性。INSPECT-PBEE后处理器提供了使用IDA自动化结构抗震性能评估它自动化了从使用不同记录的缩放因子复制分析模型到处理和绘制结果的过程。这节省了大量的时间，并减少了不必要的努力，在做重复性的工作，因此最小化的机会，有错误的整个。该软件生成所有需要的图，以研究结构的抗震性能。因此，它提供了一个更好的机会，以有效地分配时间来评估性能，评估设计和解决建模相关的问题。M. Al-Hamaydeh，N.我，M。Najib et al. / SoftwareX 9（2019）1321435. 结论见图14。加速测试结果。[3]Al-Hamaydeh M，Aly N，Galal K.地震活动对性能和成本的影响 在阿拉 伯联 合酋长 国迪 拜的 钢筋混凝土剪力墙建筑。 J执行构造INSPECT-PBEE为成熟的非线性和动态分析软件IDARC-2D提供了GUI解决方案。 它由三种模式组成：前处理器，后处理器和打开绘图文件。INSPECT-PBEE预处理器[12]提供了一个友好的GUI，用于创建IDARC-2D的非线性分析模型GUI赋予用户许多优势IDARC-2D的经典文本输入。有了GUI，软件变得更容易使用，更高效，并且对于新用户来说学习曲线不那么陡峭。后处理器模式包括一系列用于自动分析和后处理IDARC-2D结果的功能它允许用户执行自动IDA，并按照用户指定的标准或FEMA P695程序进行倒塌使用INSPECT-PBEE后处理器批处理模式选项，用户不仅能够为IDA加载不同的地震记录，而且还可以控制烈度测量范围，以缩放所使用的地震记录。用户所要做的就是为输入记录指定峰值地面加速度的范围。此外，用户还可以获得所有IDA运行的摘要以及峰值响应输出、最大响应图、剖面图和脆弱性曲线的摘要。INSPECT- PBEE后处理器中的FEMA P695选项为用户提供了一个完全自动化的结构抗震性能调查，遵循一个非常可靠和完善的程序。它包括地震动的归一化和标度化、不同标度因子的非线性分析模型的建立、结果的分析用户只需定义IDA的光谱加 速 度范 围 。 此 外 ， 所有 FEMA P695 参 数 和表 格 都 被纳 入INSPECT-PBEE后处理器数据库，以执行自动崩溃评估。然后将FEMA P695中 20%的可接受调整倒塌裕度比（ACMR20%）与IDA中的ACMR进行比较，以评估建筑物的抗震性能及其设计的适当性还针对不同的性能水平绘制了多个图，例如脆弱性曲线后处理器功能为用户提供了一套非常强大的工具，可以有效地执行结构的抗震性能调查，大大减少工作量，时间和错误。这使得该过程对实践工程师和研究人员更具它允许他们分配更多的时间来解释结果，验证建模和设计缺陷。引用[1]Al-Hamaydeh M，Yehia S，Aly N，Douba A，Hamzeh L.阿联酋迪拜高层建筑 抗侧力体 系的设计 方案。 Int J CivilEnviron Struct Constr Archit Eng2012;6（2）：143-6.[2]AlHamaydeh M，Galal K，Yehia S.高层建筑抗侧力体系及设计施工对抗震性能和造价的影响。Earthq Eng Eng Vib 2013;12（3）：385-97.Facil2017;31（5）：1-14。[4]Al-Hamaydeh M，Aly N，Galal K.阿联酋迪拜