ANSYS地震分析实例

基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析共3篇

基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析1

基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析

随着城市化进程的不断加快，建筑高度和层数不断增加，高层建筑的结构安全问题越来越受到人们的关注。而地震是高层建筑结构安全的关键因素之一，抗震设计成为高层建筑结构设计的重点之一。而对于钢结构而言，钢材的高强度、可塑性好、适应性强等特点，使得钢结构成为高层建筑结构的重要选择。本文将以基于ANSYS的高层钢结构为对象，探讨其抗震及稳定性分析。

1. 建立高层钢结构有限元模型

在进行高层钢结构的抗震及稳定性分析前，需要先通过ANSYS等有限元软件建立高层钢结构的有限元模型。建立模型需要考虑高层钢结构的结构特点和工程实际情况，确定结构参数、节点分布及约束情况。

2. 高层钢结构抗震分析

地震对高层建筑结构的影响主要体现在地震作用下建筑结构内部产生的地震应力和滞回曲线等。因此，在进行高层钢结构的抗震分析时，需要考虑其受到的地震作用，分析结构内力和变形等参数。

首先，需要进行地震作用下钢结构模型的动力特性分析。在这一步中，可以使用ANSYS中的模态分析功能，以得到结构在不同模态下的自然频率和振型。

其次，根据钢结构在地震作用下的动力特性，进行地震反应谱法抗力设计。地震反应谱是描述结构在不同频率下受到地震作用时的反应的一种方法，可以分析结构受到的地震作用下的最大位移、加速度和力等参数。对于高层钢结构，可以通过ANSYS中的响应谱分析功能进行计算。

最后，通过引入钢结构弹塑性性能纳入分析中，能够更加精准地分析高层钢结构在地震作用下的受力性能。

3. 高层钢结构稳定性分析

高层钢结构的稳定性是结构设计或构件设计中必须考虑的重要问题。高层钢结构结构体系复杂，其极限状态的稳定性较低。在进行高层钢结构的稳定性分析时，需对结构进行屈曲分析，以了解梁和柱在地震作用下的稳定性。

在进行屈曲分析时，需要先得到高层钢结构构件的稳定系数。计算稳定系数主要包括两种方法：固定端支承系数法和简支承系数法。在计算稳定系数后，可以通过在ANSYS中模拟实际情况中的加载进行计算，得到梁和柱的屈曲荷载、稳定系数等参数。

第３９卷第１Ｏ期　・４６・　２　０　１　３年４月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩ　ＩＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３９　Ｎｏ．１０　Ａｐｒ．　２０１３　文章编号：１００９－６８２５（２０１３）１０．００４６．０２　应用ＡＮＳＹＳ模拟地震作用下加固砌体的力学特性　丁峰　（河北联合大学，河北唐山０６３００９）　摘要：通过对碳纤维复合材料加固砌体结构进行ＡＮＳＹＳ有限元数值模拟，分别建立整体砌体房屋模型和不同的碳纤维加固模　型，并对不同加固方案进行了分析，同时对比研究了各个加固模型的破坏形态、强度、极限位移等，为粘贴碳纤维布加固砖砌体房　屋的抗震性能提供了理论依据。　关键词：砌体，地震作用，ＡＮＳＹＳ　中图分类号：ＴＵ７４６．３　文献标识码：Ａ　１　概述　由于我国是一个地震频发的多震带国家，所以对于低强砂浆　砌筑的砌体房屋和历史建筑的影响很大。如果地震的震级超过　五级，对上述的建筑就会产生破坏性的作用，这样就会造成巨大　的经济损失。我国经济适用的砌体房屋在民用住宅建筑中约占　９０％以上，今后的一段时间内，砌体房屋仍然是城乡建设中一种　主要的结构形式。虽然多层砖砌体结构房屋的抗震性能很差，但　是只要通过合理的设计，采用必要的抗震措施，多层砌筑房屋仍　可在地震区使用。　可是通过调查研究发现，在未发生地震的地区，有大量适用　的结构不合理的砖砌筑房屋，如缺少构造柱、圈梁、纵横墙缺少可　靠的搭接等。为了避免在地震中发生震害的情况，需要在结构或　是构造上给这些房屋加固。通常情况下，分析加固效果的手段通　常有三种：第一种实物实地检测，就是在地震区，对所需要的房屋　进行加固等待地震的发生检测效果。但这种方案由于地震没有　规律性，可能周期很长，我们没有这么多的时间去等，而且要是方　案有问题就可能造成人员死伤；第二种，建造实物试验，给它与地　震相同的作用，检测效果，由于方案的多样性和实验结构的离散　性，我们需要建造很多的实物，而且需要提供地震作用的大型设　备，这就需要大量的资金做支持；第三种，数值模拟，运用一些建　模软件，对各种的加固方案进行分析。　经过比较三种方法的可行性和试验结果发现，应用计算软件　进行数值模拟分析，以砖砌筑房屋为研究对象，应用ＡＮＳＹＳ建立　不同方案的碳纤维布加固模型，因为这种方案耗费的时间短，节　省很多的劳动力，可以做各种各样的大量加固方法的研究，而且　它不需要花费很多的资金，更不会出现人员的伤害，所以这一方　案具有可行性，为碳纤维在砌体房屋加固中提供理论支持。　２碳纤维加固技术　２．１　碳纤维布的材料性能　碳纤维材料是建筑结构中应用最广泛的一种结构加固材料，　其质量轻、强度高、施工方便等特点，在工程领域的应用越来越　广。碳纤维的比重非常的轻，通常情况下只有铁的１／１０，而且它　比铝要轻，但是比钢的强度高，强度是铁的１Ｏ倍。碳纤维是一种　用和钻石同等物质制作成的材料，因为碳元素很稳定，所以说碳　纤维在化学组成上也就非常的稳定，抗腐蚀性也是相当的强，另　外它的抗张拉强度非常大。碳纤维的其他特性包括高度的ｘ射　线穿透性，较高的抗腐蚀，抗热和抗低温能力。　’　除上述的描述外，碳纤维还有诸多优点，其中包括耐磨性能　收稿日期：２０１３—０１－１ｌ　作者简介：丁峰（１９８４一），男，助理工程师　好，热导性好，尺寸稳定以及屏蔽性，具有较好的减震效果。　２．２碳纤维布加固的特点　由于碳纤维材料本身所具有的特性，在砌体加固中运用它有　着明显的优点，其中概况起来主要包括以下几方面：　１）强度高：鉴于碳纤维材料本身所具有良好的物理特性，可　以极大的提高砌体结构的极限承载力和变形能力，提高结构的整　体性。２）耐腐蚀性能及耐久性：碳纤维对一般的腐蚀环境都具有　相当的耐性，而且又与别的材料都会具有相当好的相容性。除了　强氧化剂外，一般的如３０％的硫酸、碱和浓盐酸对于碳纤维基本　就没有作用，可以说对于这三种物质具有免疫性，所以在加固的　过程中对于加固环境的要求很低。３）自重和自身体积小：碳纤维　的密度很小，在加固后不会对墙体造成额外荷载，它在加固中占　用的体积相对于砌体结构本身可以忽略不计，不占用使用空间。　４）适用面广：碳纤维材料本身很柔软，可以根据加固使用中的需　要很容易的制作成各种相应的形状，而且对结构的外观不会造成　影响，因此可以广泛的运用在砌体结构的任何部分。５）便于施　工：碳纤维加固的工艺相当的简单，在施工过程中不需要大型的　机械，对于施工面的要求很小，而且施工的过程中不涉及湿操作，　因此运用碳纤维加固的效率很高。　３未加固砌体房屋的ＡＮＳＹＳ分析　３．１　模型概况　在应用ＡＮＳＹＳ模拟软件分析时，需要建立和实际的实验结　构相近的分析模型，在此选３　ｍ×３　ｍ×３　Ｉｎ的整体砖砌体房屋，　墙体的厚度为２００　ｍｍ，墙的四角有构造柱，构造柱横截面尺寸为　２００　ｍｍ×２００　ｒａｍ，在墙高２．７５　ｍ～２．９　ｍ之间有圈梁，顶板厚度　１００　ｍｍ。在对加固砖砌体房屋力学特性数值模拟中，重点是分析　墙体上的点或区域的力学特性，为了使构造、圈梁和顶板不破坏　或是相对较轻的破坏，构造柱、圈梁和顶板都是使用混凝土且有　相应的配筋。模型中混凝土采用Ｃ３０，构造柱和圈梁配有４根　ＨＲＩＭ００钢筋。构造柱中配筋的间距为１５０　ｍｍ；圈梁配筋高度方　向间距５０　ｉｎｉｎ，水平方向间距为１００　ｍｉｌｌ；顶板的配筋在顶板的中　间部位，钢筋等级为ＨＲＢ３３５，双向配筋，间距为１００　ｍｌｎ。为了减少　加固模型，房屋中墙体完好，没有门洞和窗洞，模型如图１所示。　采用ＡＮＳＹＳ有限元软件建立模型进行分析。砖和混凝土材　料选用Ｓｏｌｉｄ６５单元；钢筋选用Ｌｉｎｋ８单元；碳纤维选用Ｓｈｅｌｌ４１膜　单元，这种单元只能承受拉应力而不能承受压应力。　３．２裂缝发展分析　在裂缝分析过程中，　轴正负方向的墙体为右墙和左墙，

第３３卷第１０期　２０１０年１０月　合肥工业大学学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＩ　ＯＦ　ＨＥＦＥＩ　ＵＮＩＶＥＲＳ１ＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　Ｖｏｌ＿３３　Ｎｏ．１０　Ｏｃｔ．２０１０　

Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—５０６０．２０１０．１０．０２３　

基于ＡＮＳＹＳ的地震作用下群桩动力效应研究　

徐雁飞，钱德玲　

（合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥２３０００９）　

摘要：文章采用有限元方法对地震作用下群桩一土的相互作用进行了分析，结合振动台试验，利用ＡＮ　ＳＹＳ１１．０有限元分析软件建立试验模型，在相同的加载制度条件下进行数值模拟。通过合理的参数设定和　接触模拟，群桩在地震作用下的位移场、加速度等与试验结果基本吻合。研究结果表明，群桩体系具有良好　的整体性，地震作用下上部结构的破坏较小，然而在基础中由于单桩振动引起的对其邻桩的附加内力较大，　造成明显的桩头局部破坏。分析结果为实际工程中地震作用下群桩的优化设计提供了简便有效的计算方法　和合理的计算参数，同时对地震作用下群桩的动力效应及受力机理有了新的认识。　关键词：群桩；非线性；地震作用；振动台试验；数值模拟　中图分类号：ＴＵ３１１．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００３　５０６０（２０１０）１０—１５３６—０５　

Ｄｙｎａｍｉｃ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｇｒｏｕｐ　ｐｉｌｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＮＳＹＳ　

ＸＵ　Ｙａｎ－ｆｅｉ。　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ　ＱＩＡＮ　Ｄｅ－ｌｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３０００９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｐ　ｐｉｌｅ——ａｎｄ——ｓｏｉｌ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）ａｎｄ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｍｏｄｅｌ　ｗｉｔｈ　ＦＥＭ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＡＮＳＹＳ１１．０　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｔａｂｌｅ　ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａＩ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｓｙｓ—　

第２５卷第３期　２０１３年９月　甘肃科学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　Ｖｏ１．２５　ＮＯ．３　Ｓｅｐ．２０１３　

基于Ａｎｓｙｓ的龙滩碾压混凝土重力坝抗震动力分析　

赵廷红　，王新峰　，梁俊国　，梁俊青。　

（１．兰卅ｌ理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州　７３００５０；２．华能云南滇东能源有限责任公司，云南曲靖６５５５００；　３．河南中孚实业股份有限公司，河南郑州４５１２００）　

摘　要：　随着国内外混凝土重力坝建设的蓬勃发展，很多高坝将逐步在我国各个流域上兴建，特别　是在高烈度场址修建高坝，其应力分析是判断大坝是否安全的前提．通过采用有限元分析方法，研究　

了龙滩碾压混凝土重力坝挡水坝段在静、动力作用下应力变化规律，为类似工程设计、施工提供理论　依据．　

关键词：　重力坝；Ａｎｓｙｓ；反应谱；动力分析；静力分析　中图分类号：　ＴＶ３１１；ＴＶ３１２　文献标志码：　Ａ　文章编号：１００４—０３６６（２０１３）０３—００８４—０４　

Ｄｙｎａｍｉｃ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｌｏｎｇｔａｎ　ＲＣＣ　Ｇｒａｖｉｔｙ　Ｄａｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ａｎｓｙｓ　

ＺＨＡＯ　Ｔｉｎｇ—ｈｏｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｘｉｎ—ｆｅｎｇ　，ＬＩＡＮＧ　Ｊｕｎ—ｇｕｏ　，ＬＩＡＮＧ　Ｊｕｎ－ｑｉｎｇ。　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ　２．Ｈｕａｎｅｎｇ　Ｄｉａｎｄｏｎｇ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｑｕｊｉｎ　６５５５００，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｈｅｎａｎ　Ｚｈｏｎｇｆｕ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５１２００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆａｓｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｄａｍ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ　ｄａｍｓ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｂｕｉｌｔ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ｒｉｖｅｒ　ｂａｓｉｎｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｓｉｔｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｎｄｅｘ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄａｍ　ｓａｆｅｔｙ．Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｒｕｌｅ　ｏｆ　ｓｔｒｅｓｓ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｏｎｇｔａｎ　ＲＣＣ