基于有限元分析的建筑结构抗震性能研究

框架—BRB体系教学楼抗震性能分析柳晓博;孟凡涛;阮兴群;张玉明【摘要】框架结构抗震性能的改善程度是框架结构优化设计的重要内容,设置BRB 是改善框架结构抗震性能的重要途径.文章以高烈度区一栋BRB体系的框架结构教学楼为例,采用有限元软件ETABS建立三维弹塑性分析模型,并对其进行动力弹塑性分析,研究其结构的抗震性能.结果表明:罕遇地震下主体结构的弹塑性层间位移角＜1/50;主体结构框架梁柱出现的塑性铰的状态基本处于承载力不致严重降低的水平,主体结构的变形指标满足抗震性能的要求;BRB在罕遇地震下能有效发挥屈服耗能作用,其滞回曲线较为饱满,能够起到抑制结构在罕遇地震下变形的作用.【期刊名称】《山东建筑大学学报》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】6页(P33-38)【关键词】框架—BRB体系;抗震性能;动力弹塑性分析;罕遇地震【作者】柳晓博;孟凡涛;阮兴群;张玉明【作者单位】山东华科规划建筑设计有限公司,山东聊城252000;山东华科规划建筑设计有限公司,山东聊城252000;山东华科规划建筑设计有限公司,山东聊城252000;山东华科规划建筑设计有限公司,山东聊城252000【正文语种】中文【中图分类】TU318;TU3520 引言消能减震技术［1］是在结构的某些部位设置消能减震器，利用其耗散结构变形造成的振动能量，使得建筑结构在地震作用下的反应明显减弱的技术。

目前此项技术在美国、日本得到了广泛应用。

Constantinou等对设置阻尼器的结构进行了深入细致的分析［2］。

李爱群对国内外消能减震技术的应用进行了详细的介绍，对推动国内消能减震技术的发展起到了引领与推动作用［3］。

自 GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》［4］中吸收消能减震技术以后，此项技术在国内取得了长足的发展。

JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》［5］的颁布实施，标志着国内消能减震技术的蓬勃发展和日趋完善［6－11］。

基于OpenSees的钢框架结构地震动特性分析摘要本文借助于有限元软件OpenSees计算平台，以钢框架结构为数值模型，建立了理想状态的隔震模型。

在隔震模型中，以零长度单元来模拟隔震装置，根据结构场地条件，在地震库中分别选取了数条近断层和远断层地震动信号，通过近远层地震动的比照分析，得出以下结论：隔震结构由于隔震装置的耗能作用，在抗震性能上要优于非隔震结构。

隔震结构的抗震优越性随着地震动强度的增加逐渐变得更明。

这一实验对开展隔震结构建筑设计思想有一定的参考价值。

关键词OpenSees;钢框架结构;地震动特性;动力响应1概述框架结构是以梁和柱组成的一种承重结构，其中梁和柱之间以铰接或者刚接的方式连接。

框架结构在工程中，通过梁和柱的连接组成框架来承担外部的水平荷载和竖向荷载，墙体只是作为填充物存在，并不起承重效果。

随着钢铁制造业的开展，钢框架结构的使用范围越来越广泛。

钢筋框架结构在地震作用下，主要受平动、剪切、转动的影响。

在强震作用下钢筋框架结构持续受到地震波影响，其构件也受到反复荷载作用，其状态也从线弹性进入非线性，当受到复杂应力作用各项内力也会发生耦合现象，随后某些承载力薄弱的构件将发生剪切、弯曲破坏然后失效退出工作，其外在表征为构件的断裂、变形、位移、转动以及接触一碰撞等现象进而引起整体结构的倒塌破坏。

我国学者在钢筋混凝土抗震分析方面已经做了大量的工作，并取到了很可观的研究成果，而对钢框架结构的研究还不够饱满：2021年宿专青【1】通过对削弱性钢框架建模分析钢框架在装机作用下的力学特性，以及在不同撞击情况下给出针对性的建议。

2021年，閤东东等人【2】基于有限元软件ABAQUS模拟了某塔楼裙房〔钢筋混凝土框架结构〕在强震作用下的连续倒塌情况，基于模拟纤维梁单元的混凝土和钢筋及楼板钢筋的动力单轴本构用户子程序实现材料失效模拟单元生死，基于混凝土弹塑性损伤本构对钢筋混凝土楼板的刚度削弱及失效进行模拟，采用接触单元考虑倒塌过程中所存在的单元碰撞问题。

传统木结构的整体有限元分析1.引言中国古建筑是中华文明的重要组成部分，是中华民族乃至世界建筑艺术的瑰宝，具有极高的文物、历史和艺术价值。

而其中的木结构古建筑，不仅蕴含了丰富的历史文化信息，由于其建筑材料和建筑方式的独特性，更有其独特而优良的力学性质。

对这些古建筑的动力特性的研究，从七十年代就已经开始了，但是由于技术的限制，这些研究还远远不够。

随着社会的进步，人们也开始对古建筑的维护投入了更多的关注。

因此对古建筑的研究也要求进一步的深入。

本文根据2007年1月18日木结构足尺模型振动台实验结果,采用有限元计算软件对木结构动力特性进行计算模拟,并将实验数据与计算值进行对比，希望更深刻地了解木结构建筑的抗震性能和结构耗能减震的基本原理，这对木结构建筑遗产的保护修缮具有重要的意义。

2.木结构整体有限元分析方法早在1994年Kasal[1]等就利用大型商业有限元软件ANSYS对一层木框架房屋进线性的静力分析。

在此模型中，剪力墙被简华成由刚性杆和斜向弹簧组成的桁架模型线性由斜向弹簧的单元特性来实现，而屋面和楼板被简化为超级单元。

2001年，由Slovenia的研究小组提出的Slovenia模型[2][3]将木结构房屋的整体分三个阶段：钉连接模型一墙体模型一木结构房屋整体模型。

其研究思路为：先根据D分析剪力墙所得的滞回曲线，将每片墙简化成一个等效支撑框架。

定义斜撑单元的参模型的滞回曲线拟合而得到，并采用CANNY-E（采用Newmark 算法）程序对整体行非线性动力时程分析。

3.木结构的整体有限元分析3.1 足尺寸实验模型概况本文以日本防灾科学技术研究所兵库抗震工程研究中心进行的足尺寸木结构的振动台实验为原型进行有限元分析。

该振动台实验主要研究带墙体覆面板结构自振以及在不同地震波程度下的动力特性。

模型标准层结构平面布置层高为2.93m，柱横向间距和纵向间距均为1.92m，采用以杉木为原材料的木框架结构。

柱截面和基础梁截面均为120mm×120mm，屋面外框梁截面120mm×270mm，次梁截面为120mm×210mm，其梁和柱均为榫卯连接，墙面板为干式土壁覆面板。

《装配式预制混凝土框架结构抗震性能研究》篇一一、引言随着建筑技术的不断进步和城市化进程的加速，装配式预制混凝土框架结构因其高效、环保、快速施工等优点，在建筑领域得到了广泛应用。

然而，地震作为一种常见的自然灾害，对建筑结构的稳定性提出了严峻挑战。

因此，研究装配式预制混凝土框架结构的抗震性能，对于保障人民生命财产安全具有重要意义。

本文旨在通过对装配式预制混凝土框架结构的抗震性能进行深入研究，为实际工程提供理论依据和技术支持。

二、研究背景及意义装配式预制混凝土框架结构具有结构清晰、承载力高、施工速度快等优点，已成为现代建筑领域的重要选择。

然而，地震作为一种不可预测的自然灾害，对建筑结构的抗震性能提出了严格要求。

因此，研究装配式预制混凝土框架结构的抗震性能，对于提高建筑结构的抗震能力、减少地震灾害损失具有重要意义。

同时，该研究还可为装配式建筑的设计、施工和维护提供理论依据和技术支持，推动装配式建筑技术的进一步发展。

三、研究内容与方法本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对装配式预制混凝土框架结构的抗震性能进行研究。

具体研究内容如下：1. 理论分析：通过对装配式预制混凝土框架结构的力学性能进行分析，了解其受力特点和破坏机制，为后续的数值模拟和实验研究提供理论依据。

2. 数值模拟：利用有限元分析软件，建立装配式预制混凝土框架结构的数值模型，模拟地震作用下的结构响应和破坏过程，分析结构的抗震性能。

3. 实验研究：通过设计合理的实验方案，对装配式预制混凝土框架结构进行地震模拟实验，观察结构的破坏过程和抗震表现，验证数值模拟结果的准确性。

四、装配式预制混凝土框架结构抗震性能分析1. 结构特点分析：装配式预制混凝土框架结构具有结构清晰、承载力高、施工速度快等优点，同时节点连接采用干式连接方式，具有较好的抗震性能。

2. 抗震性能分析：通过理论分析、数值模拟和实验研究，发现装配式预制混凝土框架结构在地震作用下具有较好的抗震性能，能够有效地抵抗地震作用，减少结构破坏和损失。

基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析1混凝土结构是我们生活和工作环境中不可或缺的部分。

为了保证结构的安全性和耐久性，需要进行大量的试验和分析。

钢筋混凝土结构试验有限元分析是其中一种方法，本文将介绍如何基于ANSYS进行试验有限元分析。

1、前期准备工作进行钢筋混凝土结构试验有限元分析前，需要进行一些前期准备工作。

首先要确定模型的尺寸和几何形状，包括梁的长度、宽度和高度，钢筋的数量和材料等信息。

其次是建立材料模型。

钢筋和混凝土的本构关系可以参考各种规范和文献，例如ACI318和EHE等。

最后是进行荷载和边界条件的设置。

这些参数可以根据试验的要求进行设定。

2、建立有限元模型通过ANSYS软件建立钢筋混凝土结构的有限元模型。

其中，混凝土部分采用可压缩性线性弹性模型；钢筋采用弹塑性模型，可以考虑材料的塑性性质。

首先，选择适当的元素类型，包括梁单元和实体单元。

对于梁单元，要选择适当的截面类型和断面参数。

对于实体单元，要确定网格的大小和形状。

然后，按照模型的几何形状和材料参数设置单元类型和属性。

最后，进行单元的划分和网格生成，调整边界条件，使其与试验条件保持一致。

3、分析和结果在模型准备就绪之后，进行分析和结果的处理。

首先，定义荷载和边界条件，可以模拟多种加载模式，例如单点荷载、均布荷载、自重等。

然后，进行静态分析或动态分析。

静态分析可以计算结构的变形、应力和应变等参数；动态分析可以模拟结构在地震、风等自然灾害下的响应。

最后，进行结果的处理和分析。

包括可视化、动画演示、应力云图、位移云图等，能够对计算结果进行全方位的检查和分析。

综上所述，基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析是一种非常有用的手段，可以帮助工程师更准确地评估结构的安全性和耐久性。

它具有良好的可靠性和可操作性，可在较短的时间内快速建立模型和分析结果。

基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析2钢筋混凝土结构是目前建筑工程最常用的一种结构形式，其优点在于承载能力强、耐久性好、施工方便等。

钢筋混凝土结构建模与有限元分析的应用研究钢筋混凝土是目前使用最广泛的建筑材料之一，因其强度高、耐久性好、施工灵活性高等优点而被广泛应用于各种建筑结构中。

在设计和施工过程中，钢筋混凝土结构需要进行建模和有限元分析，以确保结构的安全性和可靠性。

本文将探讨钢筋混凝土结构建模与有限元分析的应用研究。

钢筋混凝土结构的建模是指将实际结构的几何形状、材料特性和边界条件等信息转化为计算模型的过程。

建模的目的是得到一个能够准确描述结构行为的数学模型，以用于有限元分析。

在建模过程中，需要考虑结构的几何形状、材料性质、外界荷载、支座条件等因素。

一般情况下，可以使用计算机辅助设计（CAD）软件进行几何建模，根据结构的实际情况选择不同类型的有限元单元进行离散化。

有限元分析是指利用数值方法将结构分割为有限个子单元，在每个子单元内进行力学计算，并通过求解子单元之间的平衡关系来得到整个结构的应变、应力和变形等力学参数。

在有限元分析中，需要输入已建模的结构几何信息、材料特性、边界条件和荷载信息等数据，对结构进行数值计算，得到结构在不同工况下的力学响应。

根据计算结果，可以评估结构的安全性，如极限承载力、变形性能等，为结构的设计和施工提供参考依据。

钢筋混凝土结构建模与有限元分析的应用研究主要涉及以下方面：1. 结构性能评估：通过建立真实的结构模型，使用有限元方法对结构在正常使用条件下的力学性能进行分析，包括承载性能、刚度、振动特性等。

通过对结构的性能进行评估，可以发现结构的弱点和不足之处，为结构改进和优化提供依据。

2. 抗震性能研究：钢筋混凝土结构在地震荷载下的抗震性能是一个重要的研究方向。

通过建立真实的3D结构模型，考虑结构的非线性行为、接触条件、材料的损伤和破坏等因素，进行地震动力学分析，评估结构在地震荷载下的抗震性能，并提出相应的抗震设计措施。

3. 施工工艺模拟：在实际的施工阶段，建筑结构会受到施工工艺的影响，包括浇筑过程中的温度和应力的变化等。

第1篇目录一、实验一：静力平衡实验二、实验二：梁的弯曲实验三、实验三：刚架受力分析实验四、实验四：结构稳定性实验五、实验五：预应力混凝土构件实验六、实验六：地基与基础实验七、实验七：结构抗震实验八、实验八：建筑模型加载实验九、实验九：建筑力学仿真实验十、实验十：实验总结与讨论一、实验一：静力平衡实验实验目的1. 理解静力平衡的概念和条件。

2. 掌握静力平衡方程的应用。

3. 学会使用力学实验设备进行静力平衡实验。

实验原理静力平衡实验基于牛顿第一定律，即物体在不受外力作用时，将保持静止或匀速直线运动状态。

实验步骤1. 准备实验设备，包括力学实验架、砝码、测力计等。

2. 安装力学实验架，确保其水平稳定。

3. 将砝码按照实验要求放置在实验架上。

4. 使用测力计测量各砝码所受重力。

5. 计算各力的合力，验证静力平衡条件。

实验数据（此处插入实验数据表格）实验结果分析根据实验数据，验证静力平衡条件是否满足。

分析实验过程中可能出现的误差，并提出改进措施。

二、实验二：梁的弯曲实验实验目的1. 理解梁的弯曲变形规律。

2. 掌握梁的弯曲应力计算方法。

3. 学会使用力学实验设备进行梁的弯曲实验。

实验原理梁的弯曲实验基于梁的弯曲理论，即梁在受力时，会产生弯曲变形，弯曲应力与梁的弯曲曲率有关。

实验步骤1. 准备实验设备，包括梁、力学实验架、测力计等。

2. 将梁安装在实验架上，确保其水平稳定。

3. 对梁施加不同大小的载荷，测量梁的弯曲变形。

4. 计算梁的弯曲应力。

实验数据（此处插入实验数据表格）实验结果分析根据实验数据，分析梁的弯曲变形规律和弯曲应力分布情况。

验证梁的弯曲理论，并提出改进措施。

三、实验三：刚架受力分析实验实验目的1. 理解刚架结构受力特点。

2. 掌握刚架结构受力分析方法。

3. 学会使用力学实验设备进行刚架受力分析实验。

实验原理刚架结构受力分析实验基于结构力学理论，即刚架结构在受力时，会产生内力，内力与结构刚度、载荷分布等因素有关。

剪力墙在各类建筑结构中的抗震性能验证剪力墙的作用和原理剪力墙是一种用于抵抗水平荷载和提高建筑抗震性能的结构体系。

它是由墙体和柱、梁等构件组合而成的一个整体，能够通过承担侧向荷载来减小建筑结构的变形和振动，提高结构的整体刚度和稳定性。

剪力墙的作用是通过承担横向荷载来分担结构的侧向切向力，减小结构的位移和变形，从而提高建筑的抗震性能。

具体而言，它可以通过剪切、压、拉等不同的荷载方式来抵抗地震引起的水平力，使结构在地震作用下保持较小的变形。

剪力墙的抗震性能验证方法剪力墙在各类建筑结构中的抗震性能可以通过多种方法进行验证和评估。

以下是常用的几种验证方法：1. 试验验证利用试验方法对剪力墙进行抗震性能验证是一种直观和可靠的方式。

试验可以在实验室环境下进行，也可以在现场进行。

通过加载不同的水平荷载，观察剪力墙的位移、变形和破坏情况，可以得到剪力墙在地震作用下的性能参数和抗震性能等级。

2. 数值模拟验证数值模拟是一种基于计算机模型的方法，通过建立剪力墙的数学模型，模拟地震作用下的响应，可以评估剪力墙的抗震性能。

常用的数值模拟方法包括有限元法、离散元法等。

通过调整材料参数、几何形状等参数，可以对不同条件下的剪力墙进行模拟分析，并评估其抗震性能。

3. 理论推导和分析通过理论推导和分析的方法，可以从力学原理出发，推导出剪力墙在地震作用下的力学特性和抗震性能。

例如，可以通过平衡方程、弹性力学理论等，分析剪力墙的受力情况、位移、变形等。

通过与设计规范、实测数据进行比对，可以验证剪力墙的抗震性能。

剪力墙在不同建筑结构中的抗震性能验证剪力墙在不同建筑结构中的抗震性能也是需要进行验证的。

不同类型的建筑结构，如钢结构、混凝土结构、砖混结构等，其剪力墙的抗震性能可能有所差异。

以下是针对不同建筑结构类型的剪力墙抗震性能验证的一些关键点：1. 钢结构中的剪力墙在钢结构中，剪力墙通常由钢板、支撑结构和剪力墙本身组成。

钢结构剪力墙的抗震性能可以通过试验和数值模拟进行验证。

ABAQUS软件在基于性能的地震时程分析上的应用一、本文概述随着科技的发展和工程需求的提升，基于性能的地震时程分析（Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE）已成为结构工程领域的研究热点。

在这种分析方法中，结构的抗震性能不再仅通过传统的承载能力来评估，而是更多地关注结构在地震作用下的实际表现，如变形、耗能等。

这为结构设计和抗震评估提供了新的视角和更高的要求。

ABAQUS软件作为一款功能强大的有限元分析软件，能够模拟结构在各种复杂工况下的力学行为，因此在基于性能的地震时程分析中得到了广泛应用。

本文旨在探讨ABAQUS软件在PBEE中的应用，介绍其基本原理、分析流程、关键技术及实际案例。

通过对ABAQUS软件在地震时程分析中的具体实践进行详细阐述，期望能为工程师和研究人员提供有益的参考和启示，推动基于性能的地震工程研究的深入发展。

二、ABAQUS软件简介ABAQUS是一款功能强大的工程模拟软件，广泛应用于各种工程领域的复杂问题求解，包括结构力学、流体动力学、热力学、电磁学等。

其强大的分析能力主要源于其丰富的材料模型库、精确的求解器以及灵活的用户界面。

ABAQUS以其高度的精确性和可靠性，在科研和工程实践中得到了广泛应用。

在结构工程领域，ABAQUS提供了丰富的单元类型和材料模型，可以满足从简单线性问题到复杂非线性问题的模拟需求。

其中，ABAQUS/Standard模块用于处理一般的线性和非线性问题，而ABAQUS/Explicit模块则特别适用于处理涉及冲击、爆炸等高度非线性动力学问题。

ABAQUS还提供了丰富的接触和连接类型，可以模拟各种复杂的结构连接形式。

在地震工程领域，ABAQUS的动力学分析能力尤为突出。

它不仅可以进行模态分析、反应谱分析等线性动力学分析，还可以进行直接积分法等非线性动力学分析。

这使得ABAQUS能够准确模拟地震波在结构中的传播过程，以及结构在地震作用下的动力响应。