ANSYS框架结构分析

合集下载

基于Ansys的多层框架结构连续性倒塌分析

建材世界
２０１３年
第３４卷
第４期
基于Ａｎｓｙｓ的多层框架结构连续性倒塌分析
郑思敏
（新疆玉点建筑设计研究院有限公司，乌鲁木齐８３０００２）
摘要：该文结合某７层框架结构，利用Ａｎｓｙｓ有限元软件建立三维有限元模型，分析了结构构件梁柱破坏对整
连续破坏，最终导致结构的整体倒塌或者大范围的倒塌。引起结构连续性倒塌的原因主要有施工错误、煤气
爆炸、机动车辆撞击、火灾等。连续性倒塌将会造成重大的人身伤亡和经济损失，这种连续性倒塌往往是由
于结构构件单一件的破坏导致，因此有必要研究结构构件破坏对整体结构损害的影响。位于英国伦敦的ＲｏｎａｎＰｏｉｎｔ公寓楼倒塌事件引发了人们对连续性倒塌的思考，此后越来越多的学者对此进行研究并制定
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ￣ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
结构连续性倒塌是指结构由于突发事件造成结构发生初始局部破坏，继而引起与破坏构件相连的构件
１工程概况
某三跨７层框架结构，总高度为２６．４ｍ。结构主体由梁板柱构成，围护墙采用空心砌块，基础采用柱下

sap2000及ANSYS应用(结构概念分析)

lmesh,1,60
esize,1
mshape,0
!单元的形状参数
mshkey,1
!单元采用的网格参数（包括映射、自由）1 为映射网格
aatt,1,3,2
!对面进行赋属性并生成单元
amesh,all
进行网格划分生成计算单元图
6.施加约束及面荷载 *do,i,418,494,4 d,i,all *enddo acel,0,9.8,0 asel,all sfa,all,2,pres,-3000 Finish
利用 ANSYS 的前处理里，查看生成的数据文件如下图所示
单元类型
生成的实常数
11
西南交大
2.创建关键点
k,1 kgen,5,1,0,1,5 kgen,2,1,5,1,,,-6 kgen,2,6,10,1,,,-2 kgen,2,11,15,1,,,-6 kgen,4,1,20,1,,4
生成关键点，如下图所示
20572. -0.24630E-01 -539.71
11527. -3.9417
8096.5
TOTAL VALUES VALUE -0.98833E-06 0.95613E+07-0.91633E-07-0.22752E-06-0.38969E-07 0.24531E-05
20
X=10m 处的变形图
X=5m 处的变Biblioteka 图7西南交大X=5m 处梁的弯矩图
X=5m 处柱的弯矩图
X=0m 处的梁弯矩图
X=0m 处的柱弯矩图
8
西南交大
X=0m 处的变形图
X=-5m 处的变形图
X=-5m 处的梁弯矩图
X=-5m 处的柱弯矩图
9
西南交大

基于ansys框架结构隔震分析

杨清波３，万里波１，
暴印铜３，谭晓晶１，吴斌２’３
哈尔滨１５００９０）
昆明６５０２２３；
２．结构工程灾变与控制教育部重点实验室（哈尔滨工业大学）。
哈尔滨１５００９０；３．哈尔滨工业大学土木工程学院，
【摘要】
本文着重研究装配式混凝土楼板在水平方向上的抗剪性能。为此设计并制作了１个装配式混凝
土楼板试件，然后通过拟静力试验测试研究楼板在水平剪切作用下的性能。再通过建立与楼板试件相应的有限元模型，将有限元计算模拟结果与试验结果进行对照分析。研究结果表明：当楼板受水平剪切作用时，其水平连接构造晚于其他部位发生破坏，验证了连接构造的可靠性；由拟静力试验测得的楼板水平抗剪承载力远大于在地
Ｋ１
隔震原理与单元介绍（１）隔震原理简介。在基础与上部结构间设置
隔震装置，隔震装置的水平刚度较小，可将隔震建筑的上部结构视为刚性∞’７｜。结构体系的水平位移集中于基底隔震层中，上部结构在地震中只作水平整体平动。分析时忽略上部结构的摆动或扭转作用简化成一个单质点模型，隔震装置的刚度与阻尼近似于整个隔震结构体系的刚度和阻尼旧Ｊ。单自由度隔震系统（图１）包括弹性元件和阻尼元件一。。
［９］
魏陆顺．组合隔震与三维隔震（振）理论及试验研究［Ｄ］．哈
尔滨：哈尔滨工业大学，２００９．
［１０］何本国．ＡＮＳＹＳ土木工程应用实例［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２０１１．
［收稿日期］２０１５—０９—１４［作者简介】曹旺明（１９８９一），男，江西赣州人，硕士，助教，从事结构分析工作。
万方数据
震作用下有限元模型受到的剪力。
【关键词】装配式混凝土楼板；水平连接构造；拟静力试验；有限元模拟；抗剪性能【中图分类号】ＴＵ３７５【文献标识码】Ｂ【文章编号】１００１—６８６４（２０１５）１２—００６８—０４个装配式钢筋混凝土楼板连接试件，水平连接采用预留钢筋搭接后再现浇成整体的方法。针对该试件进行了拟静力试验，测试并研究其抗剪性能。该楼板取自一栋６层装配式结构，建立整体结构的有限元模型。模拟分析其楼板在不同地震作用下受到的水平剪力，再将试验结果与数值模拟结果进行对照分析。１试验概况（１）试件的设计与制作。本试验从一栋６层装配式结构中截取出一段楼板与梁相连接的部分及与之相连的墙的一部分作为试件。本试验并不研究墙的相

ANSYS软件在结构地震反应分析中所用的方法

ANSYS软件在结构地震反应分析中所用的方法徐旻洋 1110109132工程体系多自由度运动方程为:[M]{x’’}+[C]{x’}+[K]{x}={F(t)}(1)式中，[M]表示质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵；{x}为结构体系的位移向量；{F(t)}表示t时刻的载荷向量。

典型的无阻尼模态分析求解的基本方程就是上式(1)的特征值问题：[K]{Φi}=ωi2[M]{Φi} (2)式中，{Φi}是第i阶模态的振型向量(特征向量)，ωi是第i阶模态的固有频率。

ANSYS软件可以求解式(2)，计算结构的固有频率ωi，然后计算相应的振型向量{Φi}，即模态分析。

当式(1)右边{F(t)}是一个已知的谱(如地震反应谱)时，可以用ANSYS软件进行谱分析。

当{F(t)}是任意的随时间变化载荷时，ANSYS软件可进行瞬态动力分析。

ANSYS结构振型分解反应谱分析有如下内容：1）首先要定义好加速度反应谱。

这里需要注意的是，规范上给的是地震影响系数谱曲线，这个曲线的函数值是以地面加速度为单位的。

而我们在用这个软件算的时候就需要给出绝对的加速度值，这个绝对加速度值当然就是要在地震影响系数的基础上再乘上一个地面加速度。

而地面加速度也并不一定是9.8，这与我们使用的单位制有关，如果是N/M/S，就应该是9.8，如果是N/MM/S就应该是9800。

2）求振型。

一定要是相对质量矩阵进行归一化，使用modopt命令默认的方法就可以了。

这个式子是求振型参与系数的，显然这个式子里面不是完整的求振型参与系数的式子，它少了分母，但是，由于对振型相对质量矩阵进行了归一化，这个分母就等于1了，这就是为什么必须要对振型相对质量进行归一化的原因了。

在这一步中，可以这样理解，程序只进行了一次特征值求解，即只求出了周期和振型。

如果需要看某个振型的“内力/应力/反力”，就需要对其进行模态扩展。

3）求谱解。

其实在这一步中，程序只做了一件事，那就是求模态系数。

框架结构考虑楼梯侧向支撑作用的ANSYS分析

０２５×０３０．４×０４ＩＯ２ ×０２１０２ ×０５．５５５
６４３０８Ａ）１４２５
５７７１０７７／ｌ３ｌ
ｌ．３／６６１２００２０ｌ４ｌ０００ｌ６６／６ｌｌ／５８０Ｉ００５５
１实例计算与分析
本文通过建立有无楼梯的ＡＳＳ实体框架模型进行对比计ＮＹ
算，分析考虑楼梯时对框架结构周期的影响。实体模采用Ｓｌｏ—
ｉ５ｄ单元。模型一为带楼梯模型，中楼梯问构造柱根据新规范４其采用延全楼拉通；了建模方便，为将楼梯板简化成斜板，竖向厚度
５００５０３
第３６卷第２期
２０１０年１月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩ．ＡＲＣＨＩ、＇ＥＵＲＥＩ
Ｖ０３１６Ｎｏ．２
Ｊｎ２１ａ．００
・８７・
文章编号：０９６２（０００ —０７０１０ —８５２１）２０８ —２
的简化计算与处理，符合结构的实际工作状况；算中应考虑应计楼梯构件的影响。
清华大学的王奇利用ＴＵＳ软件对框架结构，框一剪结构及
剪力墙结构分别考虑楼梯和不考虑楼梯进行计算分析，出楼梯得
次地震震害的调查中，查人员发现楼梯在地震过程中破坏严调
重，很多楼梯在端部拉裂，至梯段与梯梁搭接处完全破坏；甚作为

基于Ansys的框架结构优化设计

基于Ansys的框架结构优化设计摘要：在实际工程问题中，经常遇到各种框架结构的优化问题，大多基于Ansys分析软件求解已知载荷、稳定条件下的框架结果最小体积，即最小质量以减少施工材料控制最优成本。

本文通过对一常见的矩形截面的四边框架结构进行优化设计分析，提高了对Ansys分析软件的运用能力，加深了对起运行机制的认识，为以后熟练地运用该软件打下基础。

关键词：框架结构矩形截面优化设计Ansys软件1.工程背景框架结构由于具有自重轻、造价较低和施工简单等诸多优点，在包括大型工业厂房在内的工程领域得到了广泛的应用[1].随着对设计质量要求的不断提高，人们一直在探索如何在保证框架结构安全的前提下，减少材料用量，降低成本，以满足经济性的要求。

框架结构的优化设计思想从MICHELL[2]框架理论的出现至今已有近百年历史，BENDSOE等[3]提出的多工况拓扑优化方法标志着对优化设训一研究进入了新的阶段。

国内学者也在该领域进行了大量的研究，如隋允康等对框架结构离散变量的优化问题进行了研究，通过函数变换找到了满应力的映射解，并结合框架拓扑优化特点提出了ICM(独立、连续、映射)方法[4]。

随着计算机技术的发展，人们开始利用ANSYS等软件对工程结构进行有限元分桁和优化设计。

APDL是ANSYS参数化设计语言，它是一种通过参数化变量方式建立分桁模型的脚本语言[5-6], ANSYS提供了两种优化方法即零阶方法和一阶方法。

除此之外，用户还可以利用自己开发的优化算法替代ANSYS本身的优化方法进行优化设计。

本文利用APDL优化设计模块编制用户程序，对一个实际框架进行了结构优化。

结果表明运用ANSYS进行框架结构优化设训一可以有效提高设计质量，具有广泛的运用前景。

2.框架结构模型假设在工程应用中，实际的析架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。

但根据对析架的实际工作情况和对析架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用析架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其他杆件传到节点上，这就使得析架节点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。

基于ANSYS的框架—配筋砌块砌体混合结构

文章编号：1009-6825（2012）28-0032-03基于ANSYS 的框架—配筋砌块砌体混合结构分析★收稿日期：2012-07-13★：国家自然科学基金重点基金项目（项目编号：51178390）作者简介：马建勋（1961-），男，博士生导师，教授马建勋祁星星张明（西安交通大学，陕西西安710049）摘要：以一幢18层框架—配筋砌块砌体混合结构为算例，运用有限元软件ANSYS 对其进行了结构模态分析以及地震作用下的结构响应分析，并与相同结构尺寸、同等约束条件及荷载条件下的框架结构进行了对比分析，得出同等条件下，框架—配筋砌块砌体混合结构在地震作用下的承载力有很大提高，且最大位移比框架结构也减小了45%，研究成果对今后同类工程有一定的参考价值。

关键词：框架，配筋砌块砌体，ANSYS ，模态分析中图分类号：TU398．5文献标识码：A框架—配筋砌块砌体混合结构是将混凝土框架与配筋砌块砌体剪力墙组合，通过构造措施使配筋砌块砌体墙既充当建筑围护构件又作为结构受力构件，共同承受水平和竖向荷载，从而形成一种既经济、适用、空间布置灵活，又具有良好抗震性能的结构体系。

混凝土框架—配筋砌块砌体混合体系综合了框架结构和配筋砌块砌体剪力墙结构两种结构体系的优点，不但克服了框架结构刚度低、配筋砌体结构平面布置不灵活等局限性，而且构造了双重抗侧力体系，形成了多道抗震防线，提高了结构的抗倒塌能力。

其次，由于配筋砌块砌体一般为纵横向均为单层钢筋，钢筋直径较小，而且钢筋间距较大，故用钢量与框架剪力墙相比明显减少［1］。

在施工方面，配筋砌块在工厂加工完成，减少了现浇混凝土量，而且砌筑时不用模板，施工速度快，而且砌体可以作为混凝土结构的模板和支撑，节省了模板，更方便了施工，同时由于砌体墙面平整，施工期间损耗小，节省墙面抹灰。

1有限元模型1．1分析对象介绍参考文献［2］［3］，采用一个18层钢筋混凝土框架—配筋砌块砌体混合结构的例子，结构标准层如图1所示，底层层高4．5m ，其他层层高3．5m ，总高度为64m ，设计地震烈度为8度，地震分组为第一组，Ⅱ类场地。

基于ANSYS的框架结构模态数值模拟分析

建立了四层框架结构的有限元模型，通过对结构的模态分析得出了的第一阶模态和第二阶模态以水平方向为主，第三阶模态以竖向位移为主，为结构的抗震设防提供了有一定的参考价值和指导意义。
关键词：框架结构；模态分析；数值模拟
中图分类号：Ｔ７ｕ３５
文献标识码：Ａ
ＦａｅｃｎｔｕｔｏｏｅｎｍｅｉａｉｕａｉｎａａｙｉａｅｎＡＮＳｒｍｏｓｒｃｉｎｍｄｕｒｃｌｍｌｔｎｌｓｓｂｓｄｏｓｏＹＳ
ＤＩＮＧＯ，ＹＵｈａｈｕｎＴａＳｏｃ
ｍｕｔｓｌｅｔｅｐｏｌｍｓｏｅｓｒｃｕｅ ’ ｄｌａｙｉ．ｓｄｏｕｒａｉｌｔｎｗｅｅｔｂｉｈｄｆｉｓｏｖｈｒｂｅｆｔｔｔｒｓｍｏａｌｓｓＢａｅｎｎｍｅｉｌｓｈｕｎａｃｍｕａｉｓａｌｅｎｔｏｓｉｅｅｅｎｎｌｓｓｆｒｔｅｆｍｅｓｒｃｕａｍｏｅ如ｆｕｌｏｓＴｒｕｈｔｅｍｏａｎｌｓｓｗｅｈｖｒｗｎｔｅｌｍｅｔａｙｉｏｒａｈａｔｕｔｒ】ｄｌｗｉｏｒｆｏｒ．ｈｏｇｄｌａａｙｉｈａｅｄａｈ
ｔａｈｒｔａｄｓｃｎｄｖｂａｉｎｍｏｓｏｆｔｅｓｒｃｕｅｒｄｓｏｆｈｒｚｎｔ１ｏｅｎｔｈｅｔｒｏｅｉｈｔｔｅｆｓｅｏｉｒｔｏｄｅｔｕｔｒｓａｅｍｏｅｏｉｏａｖｍｅ；ｔｈｉｄｍｄＳａｉｎｈｍｍｏｅｏｆｒｉａｄｔｃｌｖｅｍｏｖｍｅ．ｅｎｔＫｅｒｓｆａｅｃｎｓｒｔｏｙｗｏｄ：ｒｍｏｔｕｃｉｎ；ｍｏｎａｙｓｓｎｍｅｉａｉｄｅａｌｉ：ｕｒｃｌｓｍｕｌｔｏａｉｎ

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

有限元分析大作业报告
一、结构形式及参数
1、结构基本参数
某框架结构如下图所示，为两榀、三跨七层框架。

结构由梁板柱组成，梁板柱之间刚结。

材料为C35混凝土，弹性模量为3.15e10N/m2，泊松比取0.25，质量密度为2500kg/m3，梁截面为300mm×700 mm，柱截面为500mm×500mm，楼板厚度为120mm。

梁和柱采用beam44 单元，板采用shell 63单元。

单位采用国际单位制。

二、静力分析及结果
1、荷载详情
荷载包括自重荷载，采用命令acel,0,0,9.8施加；以及垂直板面向下的均布恒荷载0.35 kN/m2和活荷载0.15 kN/m，两者合并后采用命令*do,mm,204,245,1 sfe,mm,2,pres,,500,500,500,500 *end do施加。

2、结构变形：最大变形发生在91号节点，数值为1.573mm，方向竖直向下（-Z方向）。

3、位移云图
4、等效应力云图：最大等效应力发生在78号节点，数值为175064Pa。

5、支座反力(保留两位小数，单位如表中所示)
节点编码FX(kN)FY(kN)FZ(kN)MX(kN﹒m)MY(kN﹒m)MZ(kN﹒m) 1-3.87 5.33514.15-5.19-3.740.00 2-6.360.09774.53-0.12-6.130.00 3-6.36-0.09774.530.12-6.130.00 4-3.87-5.33514.15 5.19-3.740.00
50.008.26693.87-8.000.000.00
60.000.06107.28-0.080.000.00
70.00-0.06107.280.080.000.00
80.00-8.26693.878.000.000.00
9 3.87 5.33514.15-5.19 3.740.00
10 6.360.09774.53-0.12 6.130.00
11 6.36-0.09774.530.12 6.130.00
12 3.87-5.33514.15 5.19 3.740.00
三、模态分析结果
1、各阶振型频率及类型
振型阶次自振频率（Hz）振动形式
1 1.8382弯曲振型
2 1.8627弯曲振型
3 2.2773扭转振型
4 5.6636弯曲振型
5 5.7097弯曲振型
2、前五阶振型位移云图示意（1）第一阶
（2）第二阶
（3）第三阶
（4）第四阶
（5）第五阶
四、瞬态分析结果
1、最大位移时程曲线
X方向最大位移出现在89号点（0,0,21）即荷载作用点，Y方向最大位移出现在94号点（-4,5,21）。

2、最大等效应力时程曲线
最大等效应力出现在93号点（-4,0,21）。

3、基底柱最大反力时程曲线
基底各柱各项最大反力均出现在7号节点。

（1）柱底剪力（X向）
（2）柱底剪力（Y向）
（3）柱底弯矩（X向）
（4）柱底弯矩（Y向）。