用ANSYS分析某高层建筑的非线性地震反应
ANSYS_地震分析算例
ANSYS_地震分析算例地震是指地球上因地壳运动而产生的震动现象。
在地震发生后，建筑物的结构稳定性和抗震性能至关重要，因为地震可以对建筑物造成严重破坏。
因此，在建设和设计建筑物时，地震分析变得非常重要。
在此我将介绍一种用ANSYS进行地震分析的算例。
在地震分析中，我们首先需要建立一个合适的模型。
在这个算例中，我们将使用ANSYS提供的有限元分析方法。
首先，我们需要创建一个建筑物的三维模型。
在建筑物的模型中，我们需要包括所有的结构细节，例如建筑物的基础、柱子、梁和地板等。
我们可以使用ANSYS的几何建模工具来创建这个模型。
接下来，我们需要为建筑物定义材料特性。
建筑物的材料特性会对地震分析的结果产生重要影响。
例如，不同种类的混凝土、钢铁和木材等材料在地震作用下的响应是不同的。
我们需要使用ANSYS的材料库来定义这些材料的特性。
完成模型和材料定义后，我们需要定义地震荷载。
地震荷载是指地震发生时作用在建筑结构上的力量。
地震荷载可以根据地震的震级和地震波的性质来确定。
我们可以使用ANSYS的预处理工具来定义这些地震荷载。
接下来，我们需要定义边界条件。
边界条件是指建筑物与外部环境之间的约束关系。
例如，建筑物的基础是固定的，地震发生时不能移动。
我们需要使用ANSYS的加载工具来定义这些边界条件。
完成了模型、材料、地震荷载和边界条件的定义后，我们可以进行地震分析。
地震分析是指通过模拟地震发生时结构的动力响应来评估建筑物的抗震性能。
在ANSYS中，我们可以使用动力分析工具来进行这个分析。
在地震分析过程中，我们可以观察到各个部位的应力和位移等响应。
这些响应可以帮助我们评估建筑物的破坏机制和结构的安全性能。
例如，我们可以观察到柱子是否出现弯曲、梁是否发生裂缝等。
根据地震分析的结果，我们可以对建筑物的设计和结构进行优化。
例如，我们可以调整柱子和梁的尺寸、材质和布置方式，以提高建筑物的抗震能力。
综上所述，通过ANSYS进行地震分析可以帮助我们评估和优化建筑物的抗震性能。
ANSYS在高层抗震分析中的应用
由于在使用谱分 析方 法时 ， 必须 满足上 文 的一些 假定 ， 这就使得计算结 果与 实际结构 有一 定 的误 差 。特别 是对 一 些大跨度柔性结构 ， 使用反应 谱 ７
［ 作者 简介 ］ 薛冲 （９ ７ ） 男 ， 读研 究生， 究方 向 １８ ， 在 研
对于高层 建筑这种 多 自由度体 系要对其 进行 动力结 构 分析必须知道其 固有周期 和振型 ， 模态分析 的 目的就是 获得 结构 的这两个震 动特 性。因此模 态分 析是对 结构进 行动 力 分析 必不 可少 的一 步。此外 ， 知道结构 的 自振 周期还 可以防 止共振现 象的发生 。 无阻尼多 自由度线性体 系的 自由度振 动方程 为 ：
（） ２ 结构 的基础是刚性 的， 所有支承处地震动完全相 同 ； （） ３ 结构物最不利地震反应为其最大地震反应 ； （） ４ 地震过程是平稳随机的 。
式中： Ｊ ＿ Ｖ为结构轴力 ； Ｗ为竖 向荷载 ； Ｈ为结构 高度 ； ｑ为 水平荷 载 ； “为水平位移 。 所 以对 于高层建筑而言 ， 结构设 计 主要 以水 平荷 载 （ 风 荷 载和地震作用） 为控制依据 ， 文主要 考虑结 构 的地震 作 本 作用 ， 对风荷载不做分析 。
展 。它 的发展缓解 了城市人 口集 中化 、 用地 紧张和商业化竞
争 日趋激烈等社会压力 。经过 １０多年 的发展 ， 层建筑正 ０ 高 向着层 数 、 高度不 断增加 ， 结构体 系 日趋 复杂 、 多用途 、 功 多 能， 钢和钢 一钢筋混凝 土材料不断应 用的方向发展 。 Ａ Ｓ Ｓ 为一种大型通用有 限元分 析软件 已经成 为世 ＮＹ 作
知谱时 ， 求解方程 （ ） ２ 就是对结构进行相应 的谱分析 。
在使用反应谱理论时 ， 结构必须满足一些基本假定 Ｊ ：
ANSYS地震分析实例
ANSYS地震分析实例土木工程中除了常见的静力分析以外，动力分析，特别是结构在地震荷载作用下的受力分析，也是土木工程中经常碰到的题目。
结构的地震分析根据现行抗震规范要求，一般分为以下两类：基于结构自振特性的地震反应谱分析和基于特定地震波的地震时程分析。
本算例将以一个4质点的弹簧－质点体系来说明如何使用有限元软件进行地震分析。
更复杂结构的分析其基本过程也与之类似。
关键知识点：(a) 模态分析(b) 谱分析(c) 地震反应谱输进(d) 地震时程输进(e) 时程动力分析(1) 在ANSYS窗口顶部静态菜单，进进Parameters菜单，选择Scalar Parameters选项，在输进窗口中填进DAMPRATIO=0.02，即所有振型的阻尼比为2%(2) ANSYS主菜单Preprocessor->Element type->Add/Edit/Delete，添加Beam 188单元(3) 在Element Types窗口中，选择Beam 188单元，选择Options，进进Beam 188的选项窗口，将第7个和第8个选项，Stress/Strain (Sect Points) K7, Stress/Strain (Sect Nods) K8，从None 改为Max and Min Only。
即要求Beam 188单元输出积分点和节点上的最大、最小应力和应变(4) 在Element Types 窗口中，继续添加Mass 21集中质量单元(5) 下面输进材料参数，进进ANSYS主菜单Preprocessor->Material Props-> Material Models菜单，在Material Model Number 1中添加Structural-> Linear-> Elastic->Isotropic 属性，输进材料的弹性模量EX和泊松比PRXY分别为210E9和0.3。
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。
关于ANSYS地震响应分析的一些讨论剖析
地震响应分析1模态组合就是根据模态分析中的几阶振型（也可以少于这几阶，看你要求的精度）进行组合（类似于结构最不利组合），从而求出地震响应的最大值。
2组合各振型反应的最大值，求得结构地震响应的最大值。
这个问题在论坛上已经有很多人问过，也有各种各样的回答，但是至今没有令人满意的解答。
我自己试过很多种方法，加上论坛上其他人提到的方法，大致归类如下：1.先做静力恒载工况分析，打开预应力pstres开关；然后转到时程分析。
结果：恒载对后面的时程计算不起作用，时程计算依然从0开始。
2.直接在antype，trans中考虑恒载：先把timint，off加acel,,9.81,打开应力刚化，sstif，on，lswrite，1，然后timint，on开始时程计算。
结果：恒载9.81起作用了，但结果是错的，它被积分了。
3.不用什么前处理，直接把9.81加在地震波上acel，9.81+ac（i）。
结果，同2，9.81带入了积分，这个9.81相当于阶跃荷载，而不是产生恒载。
4.ansys帮助中施加初始加速度的方法（篇幅限制请自己看帮助）。
结果，同2、3，9.81还是带进时间积分。
5.这种是我受到别人的启发，通过结构受ramp荷载的特点施加的，可以近似的解决问题。
即1）求出结构的自振一阶频率w2）令tr＝1/w3 定义ramp荷载为从0到tr加到9.81，然后在整个时间积分中保持不变4）antype,trans中分几个荷载步将荷载从0加到9.815 在随后的荷载步中acel，，9.81+ac（i）这种做法虽然也是将9.81++加到地震波中，但是因为满足TR的要求，所以这个动力效应被削弱到了静力效应，它作用在结构上就像静载一样。
对于单自由度结构理论上跟静载是完全一样的，但是多自由度会子静力效应上下很小的范围内波动，所以可以认为相当于静载的作用，这样我们就可以达到考虑恒载的目的了。
第5种是我至今为止考虑恒载的做法，我也很想知道还有没有更简单精确的方法，或者在前4种方法中就有只是我使用不正确，希望大家能一起来讨论，彻底解决这个问题。
经ANSYS分析得到各楼层在地震作用下加速度时程曲线（
有一个三层框架模型（命令流我提供），经ANSYS分析得到各楼层在地震作用下加速度时程曲线（东西向、南北向，地震记录文件我提供）,如下图以下需要用到MATLAb（将所要研究的设备假定为固定在楼面上的单自由度体系，在结构动力反应时程的基础上可以得到其对应的楼面反应谱。
设楼面加速度反应时程为，则设备的运动方程为：则地震作用为：根据Duhamel积分，可得地震作用的最大绝对值F为：则设备对楼面输入的最大反应为：）（上面这部参照我发给你的PPT）由各楼层在不同地震波下的楼层加速度时程曲线（上面算得的图）。
在楼层加速度反应时程的激励下，在一定的阻尼比ζ和自振周期T下，计算得到单自由度体系的最大反应和周期的关系曲线，即楼面反应谱。
根据楼中设备的具体位置，计算相应楼层的设备的地震反应。
阻尼比分别取0.02、0.05、0.1。
我要得到的结果:下面的内容需要继续用ansys:上面得到了各楼层的加速度时程反应（楼面谱），下面利用之前的时程分析结果采用ABAQUS 软件进行设备与楼板的接触分析。
分析模型中，楼板采用壳单元，用刚块来模拟浮放式设备，利用EL-Centro波双向地震作用下得到的楼面加速度时程作为激励输入来模拟地震作用下浮放式设备在楼板上的动力反应。
分析模型和荷载输入见图4.2和图4.3【模型假设：（1）以设备的外壳形状作为刚体形状；（2）设备运动时与支撑面（地面、楼板、台面、桌面等）之间是平面接触，且不发生脱离；（3）设备只发生滑移运动。
】一、刚块与楼板间的摩擦系数µ= 0. 2 ，分别输入二层、三层、四层楼板的加速度时程反应，来模拟二层、三层、四层楼板上设备的水平滑移。
下图分别为各楼层的相对位移、相对速度和绝对加速度。
（表格中的数据是你经过ansys 分析得到）希望得到的结论（1）设备的水平滑移值随着楼层反应的增大而增大，故应将重要的医疗设备放置在较低楼层（地震反应比较小），来降低震害。
（2）设备的水平滑移值随着摩擦系数的增大而减小，故设备底面与楼板之间的摩擦系数越大，越有利于抗震，应避免在光滑的接触面上放置设备，或采取相应的措施来增大接触面的摩擦系数。
基于ANSYS的支撑框架结构地震反应谱分析
第 38 卷
图 2 支撑框架结构有限元模型 Fig． 2 Finite element modal of the braced structure
图 1 支撑框架结构平面布置 Fig． 1 The braced RC frame sturcture layout
1． 2 单元的选取与参数设定 采用梁单元 BEAM188 来模拟框架梁、框架柱、
193
基于 ANSYS 的支撑框架结构地震反应谱分析
李 坤1 ，田兴运1 ，苏 雷2 ，侯春娇1
（ 1． 西北农林科技大学土木工程系，陕西 杨凌 712100； 2． 哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090）
摘 要： 利用 ANSYS 对一斜支撑框架结构建立有限元模型并分析该结构的动力特性和地震荷载作用下的弹性响
modal on horizontal RC frame
第 3 阶振型主要是结构的横向振动。由图 6 可 知，横向支撑框架各层柱没有明显的反弯点出现，这 说明支撑布置改变了原有横向框架的受力状态，进 行结构的横向分析时应该按支撑和框架的协同工作 分析。 2． 4 第 4 阶结构频率和模态振型分析
第 4 阶结构振动频率为 3. 229 Hz，对应振动周 期为 0. 303 s。模态振型位移节点解如图 7 所示。
支撑； 采用壳单元 SHELL63 单元来模拟楼板。结构 阻尼系数为 0. 05。模型所用详细参数列于表 1。
表 1 模型参数 Table 1 Parameters of structure modal
构件
单元类型
截面尺寸 /m
框架柱 框架梁 框架支撑
楼板
BEAM188 BEAM188 BEAM188 SHELL63
基于ANSYS的高层框架结构地震响应分析
基于ANS Y S的高层框架结构地震响应分析母恩喜,陈国平(西南科技大学,四川绵阳611002) 【摘 要】 运用大型通用有限元软件ANSYS,采用其自带的APD L语言进行三维框架结构建模,对一18层框架混凝土结构进行了抗震性能的计算分析,包括模态分析,时程分析,以及结构在地震作用下的变形和随地震波的内力响应情况等。
【关键词】 框架结构; ANSYS; APD L; 地震波; 地震响应; 时程分析 【中图分类号】 T U35211+2 【文献标识码】 A 目前框架结构仍然是最常见的结构形式,对其进行研究分析还有一定的现实意义。
现在广泛应用的专业结构设计软件,采用了过多的假定,计算结果往往误差偏大。
对于一些重要的建筑,可能会有严重的危害,这已经引起了设计人员广泛的关注,有些重要的建筑会要求用有限元软件进行计算分析。
ANSY S作为大型通用有限元软件,已经在很多领域广泛应用了,但对于结构设计的一线人员用得还不多。
本文就尝试用ANSYS对常见的高层框架混凝土结构进行分析。
1 工程概况 本文计算的为一框架-筒体结构,层高3m,总18层,结构总高度54m,其平面布置如图1,结构模型参数见表1。
图1 结构平面示意表1 结构模型参数构件截面尺寸(m)混凝土强度等级弹性模量E(MPa)框架柱111×111C403125×104外环梁014×016C403125×104内框架梁015×018C403125×104次梁013×015C403125×104筒体墙肢013C403125×104楼层面板012C303100×104外围墙体012C303100×1042 有限元建模及模态分析211 单元介绍梁柱选用BE AM188,墙、板选用SHE LL63。
BE A M188:该单元是建立在Ti m oshenk o梁分析理论基础上的,计入了剪切效应和大变形效应,故可以考虑剪切变形和翘曲,同时也支持大转动和大应变等非线性,而且可以直接显示梁截面上的应力和变形,适合于从细长到中等粗短的梁结构。
ANSYS地震作用分析应用实例解析--楼房地震波瞬态分析
1. 问题描述某框架-筒体结构，总高度54m，18层，层高3m，结构平面图如下图所示。
求其在地震荷载下的瞬态响应。
结构平面主要承重构件的截面尺寸及混凝土强度标号见下表。
为计算方便，钢筋混凝土的密度统一取为2700kg/m^3，弹性模量按照混凝土的弹性模量取值，泊松比取值为0.2。
2. 命令流/FILNAME,GAO_LOU ! 定义工作文件名/TITLE,THE ANALYSIS OF GAO_LOU ! 定义工作标题/PREP7 ! 进入前处理器ET,1,BEAM188 ! 定义单元类型ET,2,SHELL63 !R,2,0.2 ! 定义楼板及外墙厚度R,3,0.3 ! 定义筒体厚度MP,EX,1,3.25E10 ! 定义材料弹性模量MP,PRXY,1,0.2 ! 定义材料泊松比MP,DENS,1,2700 ! 定义材料密度MP,EX,2,3.0E10 !MP,PRXY,2,0.2 !MP,DENS,2,2700 !SECTYPE,1,BEAM,RECT ! 定义框架柱截面形状SECDATA,1.1,1.1 ! 定义框架柱截面尺寸SECTYPE,2,BEAM,RECT ! 定义外环梁截面形状SECDATA,0.4,0.6 ! 定义外环梁截面尺寸SECTYPE,3,BEAM,RECT ! 定义内框架梁截面形状SECDATA,0.5,0.8 ! 定义内框架梁截面尺寸SECTYPE,4,BEAM,RECT ! 定义次梁截面形状SECDATA,0.3,0.5 ! 定义次梁截面尺寸K,5000,22,8,72 ! 设置BEAM188单元方向K,1 ! 创建第一层关键点K,12,44KFILL,1,12KGEN,5,1,12,1, ,4 ! 创建整个模型的关键点KGEN,19,1,60,1, , ,3/VIEW,1,1,1,1 ! 改变视角/ANGLE,1,270,XM,0/REPLOT*DO,I,1,1021,60 ! 利用DO循环建立框架柱模型L,I,I+60*ENDDOLGEN,3,1,18,1,8, , ,2LGEN,2,1,54,1, ,16, ,48LGEN,2,1,18,1, ,8, ,24LGEN,2,37,54,1, ,8, ,24LGEN,2,1,144,1,28, , ,7LATT,1, ,1, ,5000, ,1 ! 定义线单元属性LESIZE,ALL,1.5 ! 指定线单元的长度LMESH,ALL ! 划分单元LSEL,U, , ,ALL ! 去掉框架柱的线元素L,61,65 ! 建立外环梁模型L,65,89L,89,92L,92,68L,68,72L,72,120L,120,109L,109,61LGEN,18,289,296,1, , ,3,60LATT,1, ,1, ,5000, ,2LESIZE,ALL,2LMESH,ALLLSEL,U, , ,ALLL,63,111 ! 建立内框架梁模型L,85,89L,89,113L,70,118L,92,96L,92,116LGEN,18,433,438,1, , ,3,60LATT,1, ,1, ,5000, ,3 LESIZE,ALL,2LMESH,ALLLSEL,U, , ,ALLL,62,110 ! 建立次梁模型L,64,112L,69,117L,71,119L,97,108L,73,77L,80,84L,90,102L,91,103LGEN,18,541,549,1, , ,3,60LATT,1, ,1, ,5000, ,4 LESIZE,ALL,2 LMESH,ALL*DO,I,61,64,1 ! 利用DO循环建立楼层板模型A,I,I+1,I+13,I+12*ENDDOAGEN,4,1,4,1, ,4, ,12*DO,I,68,71,1A,I,I+1,I+13,I+12*ENDDOAGEN,4,17,21,1, ,4, ,12*DO,I,89,91,1A,I,I+1,I+13,I+12*ENDDOAGEN,18,1,35,1, , ,3,60A,1133,1136,1124,1121 ALLSEL,ALL*DO,I,61,64,1A,I,I+1,I+61,I+60*ENDDO*DO,I,89,91,1A,I,I+1,I+61,I+60 *ENDDO*DO,I,68,71,1 A,I,I+1,I+61,I+60 *ENDDO*DO,I,109,112,1 A,I,I+1,I+61,I+60 *ENDDO*DO,I,116,119,1 A,I,I+1,I+61,I+60 *ENDDO*DO,I,61,97,12 A,I,I+12,I+72,I+60 *ENDDO*DO,I,65,77,12 A,I,I+12,I+72,I+60 *ENDDO*DO,I,68,80,12 A,I,I+12,I+72,I+60 *ENDDO*DO,I,72,108,12 A,I,I+12,I+72,I+60 *ENDDOAGEN,17,632,662,1, , ,3,60AATT,2,2,2 ! 定义楼层板及外墙单元属性、材料属性及实常数AESIZE,ALL,2 ! 指定面单元的大小AMESH,ALL ! 划分面单元ASEL,U, , ,ALL ! 去掉楼层板及外墙的面元素A,41,44,1124,1121AATT,1,3,2AESIZE,ALL,2AMESH,ALLASEL,U,MAT,,1A,41,53,1133,1121A,44,56,1136,1124AATT,1,3,2 ! 定义筒体单元属性、材料属性及实常数AESIZE,ALL,1.5AMESH,ALLNUMMRG,ALL, , , ,LOW ! 合并重复节点单元，编号取较小者NUMCMP,ALL ! 压缩节点单元等编号ALLSEL,ALL/SOLUNSEL,S,LOC,Z,-1,0 ! 选择框架柱和筒体与地面接触的所有节点D,ALL, , , , , ,ALL, , , , , ! 对框架柱和筒体与地面接触的所有节点施加约束ACEL,0,0,9.81 ! 施加重力场*DIM,TJX,ARRAY,2,50,0 ! 定义地震波数据矩阵*DIM,TJY,ARRAY,2,50,0*CREATE,ANSUITMP ! 创建地震波数据表*VREAD,TJX(1,1),’TJX’,’TXT’,’’,50 ! 读入地震波数据文件（E9.3，E11.3）*END/INPUT,ANSUITMP*CREATE,ANSUITMP*VREAD,TJY(1,1),’TJY’,’TXT’,’’,50 ! 读入地震波数据文件（E9.3，E11.3）*END/INPUT,ANSUITMPANTYPE,4 ! 指定分析类型*DO,T,1,50,1TIME,0.1*TKBC,0NSUB,10ACEL,TJX(2,T),TJY(2,T) ! 施加横向、竖向加速度NSEL,ALLSOLVE*ENDDO/POST26NSOL,2,2,U,X,UX_NODE2 ! 创建最底层节点在X方向的位移变量STORE,MERGE ! 存储最底层节点在X方向的位移变量NSOL,3,2,U,Y,UY_NODE2STORE,MERGENSOL,8,2,U,Z,UZ_NODE2STORE,MERGENSOL,4,35,U,X,UX_NODE35STORE,MERGENSOL,5,35,U,Y,UY_NODE35STORE,MERGENSOL,9,35,U,Z,UZ_NODE35STORE,MERGENSOL,6,70,U,X,UX_NODE70STORE,MERGENSOL,7,70,U,Y,UY_NODE70STORE,MERGENSOL,10,70,U,Z,UZ_NODE70STORE,MERGEXV AR,1PLV AR,2,4,6 ! 显示第3层节点在X方向的瞬态响应XV AR,1PLV AR,3,5,7 ! 显示第3层节点在Y方向的瞬态响应XV AR,1PLV AR,8,9,10 ! 显示第3层节点在Z方向的瞬态响应声明：本套资料由本人总结概括，如果您在使用过程中发现本套资料有不当或错误之处请联系本人。
基于ANSYSWorkbench的楼房地震响应分析（附源文件）
基于ANSYSWorkbench的楼房地震响应分析（附源⽂件）依据上篇⽂章关于振动⽅⾯的科普，⼯作中遇到的往往是实际模型在地震中的计算，根据计算结果可以判别出该研究对象是否安全，在地震情况下是否可以正常⼯作，亦或者可以根据计算的受⼒分布图，推断出研究对象损坏的部件分布位置，或者说是容易损坏的⼯作零件。
本⽂将根据楼层在仿真地震中的计算提供ANSYS仿真思路，由于实际接触以及实际响应谱更为复杂，本⽂以⼀栋楼房在地震谱中的响应谱分析为例旨在说明ANSYS在地震以及预防地震⽅⾯可以提供的帮助。
振动问题都应计算研究对象的固有频率，与之前⽂章相类似的，本⽂应以modal模块起步，在modal模块的solution中，右击solution，选中transfer data to new并选择response spectrum。
由于笔者是在inventor中建模分析，这⾥稍有不同，也不再赘述。
建模mesh等步骤在此因不是重点，笔者不再赘述，本⽂将附带源⽂件，感兴趣的朋友可以⾃⾏前往下载。
由于上篇⽂章选择20阶固有频率，导致计算⽂件较⼤，⼤约有500MB，这⾥为节约时间，仅选取10阶固有频率。
固定楼房4⽀柱底部，计算得出楼房10阶固有频率，其计算结果如下。
mode Frequency（Hz）136.446236.483361.7354167.555167.646175.497178.598179.799181.0710244.95第⼀阶模态第⼆阶模态第三阶模态在响应谱中插⼊RS Displacement，选取相关条件，设定振动⽅向为Z⽅向，插⼊⾃定义响应谱数据，点击solve即可计算出相关结果，按照实际⼯程中需求，可以得出等效应⼒，形变等等数据。
综上所述，本⽂以⼀栋楼房的振动为例，计算出楼房所受等效应⼒等参数，⽽由于实际⼯程中振动⽅向更趋向于三个不同⽅向，即x,y,z轴三个⽅向，所以应该需要添加不同⽅向的响应谱并进⾏计算分析。
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。
ANSYS软件在高层建筑地震反应分析中的应用
第4卷第3期2004年9月 兰州石化职业技术学院学报Journal of Lanzhou Petrochemical College of TechnologyVol.4No.3Sep.,2004 文章编号:1671-4067(2004)03-0030-03ANS YS软件在高层建筑地震反应分析中的应用李君宏1,黄 莺2(1.甘肃建筑职业技术学院教务处,甘肃兰州730050;2.西安建筑科技大学土木学院,陕西西安710055)摘 要:ANSYS是融结构、热、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件。
通过ANSYS的APDL语言的二次开发技术,得出高层建筑的各层最大层间位移及层间位移角包络图,为结构设计提供了依据。
关键词:ANSYS;高层建筑;地震反应谱中图分类号:TU9731212 文献标识码:A1 ANSYS软件介绍 ANSYS软件是融结构、热、电磁、声学于一体的大型通用软件。
与其它有限元软件一样包括三个部分:前处理模块、分析模块、后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模和网格划分工具,用户可以方便的构造有限元模型;分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、一般非线性分析和高度非线性分析)、流体力学分析、电磁场分析、声场分析及多物理耦合分析,可模拟多种介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力;后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示等图形方式显示出来,也可以将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
作者通过ANSYS的APDL语言二次开发,编写适用高层建筑中地震反应的反应谱分析的命令流,得出高层建筑的各层最大层间位移及层间位移角值[1]。
2 实例分析2.1 几何模型 本文在进行地震反应分析时,采用的是平面杆系模型,为了简化计算,假定基础底面为完全刚性, 收稿日期:2004-05-10作者简介:李君宏(1966-),男,甘肃宁县人,讲师.不考虑其对上部结构的影响,钢筋混凝土梁截面的尺寸取350×600mm,柱截面取600×600mm;几何模型尺寸如图1所示。
基于ANSYS进行剪力墙静力非线性抗震性能评估
３ 性能点 的确定 。 ） 结构产生非线性 变形后 ， 引起结 构阻尼 的增加 ， 将 对初 始 的
弹性需求谱要进 行折 减 ， 能力 谱 与折减 后 的需 求谱 放在 同一 将 ＡＲ Ｄ Ｓ图上 。如果能力谱与折减后 的需求 谱不相 交 ， 明结 构不 说
能满足抗震要求 ， 需改进结 构设 计 ， 新进 行推覆 分析 和抗 震能 重 力评估工作 ； 如果两组 曲线有一个交点 ， 称此点 为“ 能点” “ 性 或 目 标位移点” 根据性能点 的坐标 ， ， 按照 式 （ ） １ 中所提 到的转化 公式
基 于 ＡＮ Ｙ Ｓ Ｓ进 行 剪 力墙 静 力 非 线性 抗 震 性 能评 估
孙 立 富 高小 旺
摘 要： 以高层钢筋混凝土 剪力墙 结构为研 究对象 ， 建立 了该结构 静力非线性分析计算 的基本 过程 ， 出 了基 于通 用有 提 限元软件 Ａ ＹＳ进行剪力墙抗震性能评 估的方法 ， 列举 了一具体 实例加 以分析， ＮＳ 并 为评 定地震 区 已建 建筑结构 的抗震
４ 继续 加载或在修 正加 载模式后继 续加 载 ， 复上述 步骤 ， ） 重 直到结构性能达到预定指标或达到不可接受 的水平。 ５ 做出控制点荷 载一位移关 系曲线 。 ）
２ 利用 Ａ Ｓ Ｓ进 行剪 力墙 结构抗 震评 估的方 法 ＮＹ
Ａ ＹＳ ＮＳ 是一款大型 通用 有 限元 分 析软件 ， 具有非 线性 分析
能力提供 了方法。
关键词 ： 高层剪力墙 ， 静力非线性分析 ， 抗震 性能
中图分类号 ： Ｊ５ ． ＴＩ ２ １ ３ 静力非线性 方法（ ｕｈｖｒ是近年来在 国内外得 到广泛应用 Ｐ ｓｏ ｅ） 文献标识码 ： Ａ
Ｎ
的一种评估结 构抗 震能力的方法 ， 主要用 于对现有结构 或设计方 案进行抗 侧移 能力 的验算 ， 从而估计其抗震能力。
ANSYS高层建筑主体结构地震响应分析及优化
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ ANSYS高层建筑主体结构地震响应分析及优化摘要现代高层结构的规模越来越大，高度越来越高，其抗震设计也越来越重要。
国内外不少学者都正致力于研究高层结构在地震响应、弹塑性时程分析等方面的新理论和新方法。
本文结合南京某36层高层住宅楼的工程背景，运用SATWE软件分析结构基本周期和多遇地震下的弹性反应，运用EPDA软件分析结构罕遇地震下的弹塑性反应。
结果表明：（1）减小墙厚和减少墙体布置可以调整原结构方案偏小的基本周期，保证结构整体刚度的合理性。
（2）本结构在多遇地震下的层间位移角满足规范要求，且ANSYS与PKPM 在周期和弹性时程分析方面的计算结果符合的很好。
（3）本结构在罕遇地震下的层间位移角满足规范要求，且通过对有害位移角等曲线的判断第6、7层为薄弱层，通过塑性铰出现顺序判断东北和西南两户的客厅短梁为薄弱构件，为结构设计提供了有益的参考。
1 / 31关键词高层结构地震响应时程分析薄弱层塑性铰10196毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleArchitectural and Structure Design of One High-rise ResidentialBuilding (36-storey) in Nanjing - Analysis and Optimizationof the Main Structure Earthquake ResponseAbstractThe modern high-rise structures are becoming larger, higher and the seismic design is also becoming more important. Domestic and foreign scholars are working on the new theories and methods in seismic response, nonlinear time history analysis of high-rise structures. In this paper, according to the engineering background of a 36-storey high-rise residential building in Nanjing, the---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------author uses SATWE and EPDA to analysis the period and response under multi earthquake and rare earthquake. The results showed that:(1)to reduce the thickness of the wall and the wall layout could adjust the low fundamental period of the original structure so as to ensure the rationality of overall stiffness of the structure.(2)the angle of floor displacement in the multi earthquake meet regulatory requirements, and the elastic time history analysis results of ANSYS and PKPM agree well.(3)the angle of floor displacement in the rare earthquake meet regulatory requirements, and hazardous displacement angle curve analysis showed that the 6,7 layer are weak layers, the two short beam of the northeast and southwest parlor are weak components according to the appearance order of plastic hinges, all of these are useful references for the structural design.近十多年来，国内外高层建筑发展的很快，层数日益增多，高度日益增高，体型越来越复杂，体系越来越3 / 31新颖，新材料的应用也日益增多。
ANSYS软件在高层建筑地震反应分析中的应用
ANSYS软件在高层建筑地震反应分析中的应用一、概要随着全球地震灾害的频发，高层建筑在地震作用下的安全性受到了广泛关注。
地震反应分析是评估高层建筑在地震作用下结构响应及损坏情况的关键技术手段。
ANSYS软件作为一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，在高层建筑地震反应分析中发挥着重要作用。
1. 抗震设计的重要性随着全球地震活动的增加，高层建筑在其生命周期中的抗震性能显得尤为重要。
高层建筑由于其特殊的结构形式和高度，往往成为地震作用下的关键受力构件。
如果在地震作用下发生倒塌，将造成巨大的人员伤亡和财产损失。
抗震设计的核心目标是确保建筑物在可能发生的地震中能够保持足够的稳定性和完整性，从而保护人员安全并减少财产损失。
ANSYS 软件作为一种强大的有限元分析工具，在高层建筑地震反应分析中发挥着至关重要的作用。
通过ANSYS，工程师们可以模拟和分析建筑物在地震作用下的动态行为，包括应力和变形分布、结构的失效模式以及能量耗散等。
这有助于设计师在建筑设计阶段就识别出潜在的薄弱环节，并采取相应的加固措施来提高建筑的抗震性能。
ANSYS还可以用于验证设计的合理性，通过与其他软件或实验结果的对比，确保建筑物在实际地震中的表现符合预期。
这对于保证高层建筑在地震中的安全性至关重要。
抗震设计是高层建筑安全性的重要保障。
ANSYS软件的应用使得这一过程更加高效、准确，为设计师提供了强有力的工具来应对地震带来的挑战。
2. 高层建筑地震反应分析的挑战随着城市化的加速和土地资源的紧张，高层建筑越来越多。
高层建筑在地震作用下的地震反应分析是一个复杂且具有挑战性的问题。
在地震作用下，高层建筑会受到水平、竖向和扭转等多种振动模态的影响，使得地震反应分析变得非常复杂。
高层建筑结构的耦合作用使得地震反应分析更加困难。
高层建筑结构中，各构件之间存在复杂的相互作用，如梁柱、梁墙、墙柱等。
这些相互作用使得地震力在建筑物内的传递变得复杂，难以准确模拟实际的地震反应。
ANSYS_地震分析算例
ANSYS_地震分析算例地震是地球上常见的自然灾害之一，对建筑物和结构物的破坏性非常大。
为了确保建筑物在地震中的安全性，工程师常常使用ANSYS软件进行地震分析。
地震分析是通过对建筑物进行动力学分析，计算出其在地震荷载下的响应，从而评估其结构的抗震性能。
在ANSYS中进行地震分析的主要步骤包括：建立模型、施加地震载荷、求解以及分析结果的评估。
首先，需要在ANSYS中建立建筑物的有限元模型。
通常情况下，建筑物可以被简化成一个由节点和单元组成的网格模型。
节点代表建筑物的连接点，单元则代表该连接点附近的结构元素。
节点和单元的选择要根据具体的建筑物结构进行，以保证计算结果的准确性。
接下来，需要施加地震载荷。
地震荷载可以通过指定地震力谱、地震加速度或者地震方波来进行定义。
这些地震载荷将会在计算过程中施加在建筑物的不同部位。
为了模拟真实情况，还需要考虑建筑物的质量、刚度以及其它相关参数。
然后，可以对建筑物施加地震载荷进行求解。
ANSYS的求解器可以根据所定义的地震载荷和建筑物的有限元模型，计算出整个建筑物在地震作用下的响应。
这些响应结果包括建筑物的位移、应力、应变等。
最后，对分析结果进行评估。
通过分析结果，可以评估建筑物的抗震能力，并且可以对结构进行优化设计。
如果建筑物在地震作用下的应力和应变超过了材料的承载能力，那么就需要重新考虑建筑物的结构设计，以确保其能够承受地震荷载。
在ANSYS中进行地震分析的算例很多，下面以一个简单的算例为例进行说明。
假设有一个三层楼的建筑物，使用钢筋混凝土框架结构。
首先，在ANSYS中建立该建筑物的有限元模型，包括梁、柱、地基等。
然后，根据所在地的地震条件，施加不同方向上的地震载荷。
接着，使用ANSYS的求解器进行求解，计算出建筑物在地震作用下的位移、应力、应变等响应结果。
最后，根据分析结果，对建筑物的结构进行优化设计，确保其能够在地震中保持稳固。
总之，ANSYS软件在地震分析方面具有很强的功能和应用性。
ANSYS地震分析算例
ANSYS地震分析算例地震分析是通过模拟地震波在结构体系中传播和反应的过程，来评估结构的抗震性能。
ANSYS提供了丰富的工具和功能来支持地震分析，包括地震波输入、地震响应计算和结构的抗震设计。
接下来，我们将介绍一个ANSYS地震分析的算例，来说明如何使用ANSYS进行地震分析。
首先，我们需要定义地震波的输入。
在ANSYS中，可以通过加载事先记录的地震波时程数据来模拟地震波。
这些地震波数据可以从观测站或数字模拟中获取。
通过加载地震波数据，可以将地震波的荷载施加在相应的结构上。
其次，我们需要建立地震分析的数值模型。
在ANSYS中，可以使用各种元素和材料模型来表示结构。
对于地震分析，通常会使用3D有限元模型。
在建立数值模型时，需要根据实际情况定义结构的几何形态和材料特性。
建议使用精细的网格划分来确保模型的准确性和可靠性。
然后，我们需要设置地震分析的边界条件。
这包括定义结构的支撑条件、荷载施加方式以及结构的初始条件等。
在地震分析中，结构通常会受到来自地震波的水平和垂直方向两个方向上的振动力。
因此，需要设置适当的支撑条件和加载方式来模拟地震波对结构的影响。
接着，我们可以进行地震分析计算。
在ANSYS中，可以使用不同的求解方法来进行地震分析，包括静力分析、模态分析和时程历程分析。
静力分析适用于弹性结构，可以用来评估结构在地震荷载下的变形和应力分布。
模态分析可以计算结构的固有频率和振型，并用于评估结构的抗震性能。
时程历程分析是一种更为准确的地震分析方法，可以模拟地震波在结构中的传播和反应的过程。
最后，我们可以进行地震分析结果的后处理。
在ANSYS中，可以使用各种功能来对地震分析的结果进行可视化和分析。
可以绘制结构的变形图、应力分布图和振动模态图，以评估结构的抗震性能。
此外，还可以计算结构的位移响应和应力峰值，以更详细地评估结构的动力响应。
总结起来，ANSYS提供了一个完整的地震分析解决方案，可以用于评估结构的抗震性能。
基于ANSYS Workbench的某反应塔模态及地震响应谱分析
ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５－５０９Ｘ.２０１８.１１.００４基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的某反应塔模态及地震响应谱分析何志刚ꎬ程继余(江苏天楹环保能源成套设备有限公司ꎬ江苏南通㊀２２６６０２)摘要:以某反应塔主体为分析对象ꎬ通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立三维实体模型ꎬ导入有限元分析软件ＡＮ￣ＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ进行模态仿真分析ꎬ得到了反应塔前４０阶非零模态频率ꎮ进行了模拟地震载荷作用下的位移响应谱分析ꎬ得到等效应力和方向位移云图ꎮ结果表明:反应塔的动力学特性较为复杂ꎬ模态振型具有多样性ꎮ在地震载荷激励下ꎬ反应塔满足抗震强度要求ꎮ关键词:反应塔ꎻ有限元分析ꎻ模态ꎻ响应谱中图分类号:ＴＨ１２８㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:２０９５－５０９Ｘ(２０１８)１１－００１３－０３㊀㊀我国地震比较频繁ꎬ反应塔工作环境恶劣ꎬ容易受到较大破坏ꎮ反应塔抗弯刚度相对较小ꎬ是一种纵向和横向尺寸之比比较大的钢架和筒体的混合结构ꎬ在横向载荷作用下ꎬ地震载荷容易造成反应塔较大的振动和变形ꎬ并且地震载荷对反应塔有很强的破坏力ꎬ因此对反应塔进行模态与地震响应谱分析至关重要ꎮ有限元分析广泛应用于宇航㊁核㊁机电㊁化工㊁建筑㊁海洋等领域ꎬ是机械产品动㊁静㊁热特性分析的重要手段ꎬＡＮＳＹＳ作为大型有限元分析软件具有成熟可靠的处理能力ꎮ本文通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立三维实体模型ꎬ采用大型有限元分析软件ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ对反应塔的位移模态频率㊁位移振型以及地震响应谱等进行了分析和研究ꎬ为该类型的反应塔机构优化提供理论依据ꎬ为反应塔的抗震设计提供参考[１]ꎮ１ 建立反应塔有限元模型反应塔由反应塔支架㊁检修平台㊁滑动支架㊁筒体㊁进风烟道㊁塔顶平台㊁顶部平台㊁高位槽等组成ꎬ反应塔主要受力构件是反应塔支架㊁检修平台和筒体ꎬ本文以反应塔支架㊁检修平台和筒体为主建立反应塔的有限元分析模型ꎬ反应塔高２３.５ｍꎬ支架宽６.２ｍꎬ筒体直径８.２ｍꎬ如图１所示ꎮ反应塔材料采用Ｑ２３５碳素结构钢ꎬ其材料属性见表１ꎮ图１㊀反应塔有限元分析模型表１㊀材料属性表密度/(ｇ ｃｍ－３)弹性模量/ＧＰａ泊松比屈服极限/ＭＰａ抗拉强度/ＭＰａ７.８５２００~２１００.２５~０.３３２３５３７５~５００㊀㊀由于反应塔模型的总单元数较多ꎬ并且具有大量的振型ꎬ为了得到可靠的结果ꎬ同时考虑求解速度和计算精度ꎬ本文采用自适应分网方式进行网格划分ꎬ设置ＥｌｅｍｅｎｔＳｉｚｅ为１００ｍｍꎬ共产生网格数量６５６９４８个ꎬ节点数量１２８４０７５个ꎮ图２为反应塔网格划分示意图ꎮ图２㊀反应塔网格划分示意图收稿日期:２０１７－０８－１５作者简介:何志刚(１９８２ )ꎬ男ꎬ江苏徐州人ꎬ江苏天楹环保能源成套设备有限公司工程师ꎬ主要研究方向为机械设备优化设计与产品创新ꎮ３１ ２０１８年１１月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｎｏｖ.２０１８第４７卷第１１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４７Ｎｏ.１１２㊀反应塔模态分析为了避免反应塔在各种工况下发生共振ꎬ通常需要计算反应塔的模态频率和振型ꎮ本文采用约束模态分析法ꎬ对反应塔的地脚螺栓孔施加固定约束[２]ꎮ反应塔前４０阶非零模态频率如图３所示ꎮ图３㊀反应塔前４０阶非零模态频率㊀㊀由于存在相似模态振型ꎬ因此本文具体分析第１ꎬ５ꎬ１０ꎬ２５ꎬ３０阶模态振型ꎬ如图４~８所示ꎮ图４㊀反应塔第１阶模态振型图５㊀反应塔第５阶模态振型图６㊀反应塔第１０阶模态振型图７㊀反应塔第２５阶模态振型图８㊀反应塔第３０阶模态振型㊀㊀反应塔第１ꎬ５ꎬ１０ꎬ２５ꎬ３０阶模态振型的特点见表２ꎮ表２㊀反应塔振型特点阶数固有频率/Ｈｚ振型特点１４.６０３１Ｚ向振动ꎬ筒体顶部变形最大５８.１８９３８.５ｍ平台变形最大１０１２.８３３０小幅弯扭耦合ꎬ支架下部变形最大２５１８.２５５０小幅弯扭耦合ꎬ支架上部变形最大３０２０.０３２０绕Ｙ轴扭转ꎬ筒体底部变形最大３㊀地震响应谱分析谱分析是模态分析的延伸ꎬ其可以将模态分析的结果与一种已知的谱联系起来ꎬ进而计算模型的位移和应力ꎬ以确定结构对随机载荷的动力响应情况ꎮ在工程中ꎬ响应谱用来分析载荷谱的响应情况[３]ꎮ本文采用单点反应谱响应分析ꎬ分别对反应塔地脚螺栓孔施加固定约束ꎬ对反应塔进行八级地震设防烈度下的机械强度分析ꎮ本文采用常用的地震波谱数据ꎬ其频率－加速度响应曲线如图９所示ꎮ图９㊀频率－加速度响应曲线４１２０１８年第４７卷㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀通过仿真分析求得反应塔在地震载荷下的等效应力云图和位移云图ꎬ如图１０~１１所示ꎮ图１０㊀反应塔等效应力云图图１１㊀反应塔位移云图㊀㊀从图１０可知ꎬ反应塔应力最大值为１６１.８８ＭＰａꎬ位于反应塔地脚螺栓孔处ꎬ小于材料Ｑ２３５的屈服极限２３５ＭＰａꎬ因此反应塔强度满足抗震强度要求ꎮ从图１１可知ꎬ反应塔变形最大值为８.１６５ｍｍꎬ小于«建筑抗震设计规范»要求的最大变形７０ｍｍ[４]ꎬ因此反应塔满足地震试验的变形要求ꎮ综合以上分析可知ꎬ该反应塔满足地震试验的抗震要求ꎮ４㊀结束语本文对反应塔进行了模态分析ꎬ结果表明该反应塔具有良好的受力性能ꎬ其结构内力分布均匀ꎬ刚度大㊁位移较小ꎻ反应塔低阶模态主要为筒体顶部扭转振动与支架下部弯扭耦合振动ꎬ高阶模态主要为筒体底部扭转振动与支架上部弯扭耦合振动ꎬ振型的多样性表明反应塔的动力特性比较复杂ꎮ依据地震响应谱分析ꎬ反应塔地脚螺栓孔承受应力较大ꎬ筒体顶部位移较大ꎬ但塔体的整体刚度大ꎬ符合抗震要求ꎮ参考文献:[１]㊀马宇山ꎬ金涛.基于ＡＮＳＹＳ的塔设备地震与风载分析[Ｊ].制造业自动化ꎬ２０１０ꎬ３２(１):１－５.[２]㊀ＨＵＳｈａｏｍａｏ.Ａｎｔｉ－ｓｅｉｓｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｃａｂｉ￣ｎｅｔｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ[Ｊ].Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４ꎬ４３(４):７７－７９. [３]㊀崔强.基于ＡＮＳＹＳ的钢结构塔架动力学分析[Ｊ].煤矿机械ꎬ２０１３ꎬ３４(４):１３２－１３３.[４]㊀张永伟ꎬ康兴无.基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的某通信发射塔模态及地震响应谱分析[Ｊ].兵器装备工程学报ꎬ２０１６ꎬ３７(１１):８３－８６.ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｍｏｄｅｓａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆａｒｅａｃｔｉｏｎｔｏｗｅｒｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈＨｅＺｈｉｇａｎｇꎬＣｈｅｎｇＪｉｙｕ(ＪｉａｎｇｓｕＴｉａｎｙｉｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｅｒｇｙＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＪｉａｎｇｓｕＮａｎｔｏｎｇꎬ２２６６０２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｔｂｕｉｌｄｓ３ＤｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｉｎＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓꎬｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｈｅｍａｉｎｂｏｄｙｏｆａｒｅａｃｔｉｏｎｔｏｗｅｒｉｎＡＮＳＹＳＷｏｒｋ￣ｂｅｎｃｈꎬｏｂｔａｉｎｓｔｈｅｎｏｎ－ｚｅｒｏｍｏｄｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔ４０ｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｏｗｅｒꎬａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅ￣ｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒａｕｎｄｅｒｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｓｅｉｓｍｉｃｌｏａｄꎬａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｄｉｓ￣ｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｍａｇｅｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｏｗｅｒａｒｅｃｏｍｐｌｅｘａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｓａｒｅｄｉｖｅｒｓｅ.Ｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｓｅｉｓｍｉｃｌｏａｄꎬｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｏｗｅｒｍｅｅｔｓｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｒｅａｃｔｉｏｎｔｏｗｅｒꎻｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓꎻｍｏｄａｌꎻｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍ５１２０１８年第１１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀何志刚:基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的某反应塔模态及地震响应谱分析。
高层建筑抗震设计的非线性分析方法
高层建筑抗震设计的非线性分析方法随着城市化的进程，高层建筑越来越多地出现在我们的生活中。
然而，高层建筑的抗震设计成为了一个重要的问题。
在地震频繁的地区，高层建筑必须能够有效地承受地震的冲击力，保障人们的生命安全。
为了满足这个要求，非线性分析方法在高层建筑抗震设计中得到了广泛的应用。
首先，让我们了解一下非线性分析方法。
传统的线性分析方法仅仅考虑结构的线性行为，忽略了材料和结构在超过一定荷载时的非线性特性。
这就意味着在地震等大荷载作用下，结构的实际行为可能与线性分析所预测的存在相当大的出入。
因此，非线性分析方法的出现填补了这一空白。
非线性分析方法主要包括几何非线性分析和材料非线性分析。
几何非线性分析考虑了结构在受到荷载后的非线性几何变形。
在地震中，由于地震力的作用，结构可能会发生较大的位移和变形。
而这些位移和变形可能会导致结构的破坏，从而威胁到人们的安全。
通过几何非线性分析，可以有效地评估结构在地震等荷载作用下的位移和变形，并进行相应的改进和优化。
另一方面，材料非线性分析考虑了结构中材料的非线性特性。
不同的材料在不同的应力下会表现出不同的特性。
在地震中，结构承受的应力会远远超过预测的荷载，这可能导致结构材料的非线性行为，例如塑性变形、损伤和破坏。
通过材料非线性分析，可以更准确地评估结构在地震等荷载作用下的材料行为，以便采取相应的措施来保证结构的安全性。
非线性分析方法的应用还可以进一步帮助设计师对结构进行优化和改进。
传统的线性分析方法忽略了结构的非线性特性，导致设计过于保守。
而非线性分析方法可以更准确地预测结构的实际行为，为设计师提供更多的灵活性。
通过将非线性分析结果与设计准则相结合，可以更加精确地确定结构的尺寸、材料和构造方式，从而实现高层建筑的安全性和经济性的平衡。
然而，非线性分析方法也存在着一些挑战和问题。
首先，非线性分析需要较为复杂的计算模型，这对计算能力和计算时间都提出了一定的要求。
其次，开发和使用合适的非线性材料模型也是一个挑战。
楼房结构在地震作用下的非线性分析
楼房结构在地震作用下的非线性分析地震是一种自然灾害，经常给人们的生命和财产带来巨大破坏。
而楼房作为人们生活和工作的重要场所，其结构在地震作用下的非线性分析至关重要。
本文将探讨楼房结构在地震作用下的非线性分析的意义、方法以及挑战。
在地震作用下，建筑物会受到复杂的力学过程。
传统的线性弹性分析方法往往不能准确地模拟地震时楼房的实际行为。
因此，非线性分析方法应运而生。
非线性分析可以更好地模拟楼房结构在地震时的变形和破坏过程，为研究人员和工程师提供定量的分析结果和设计指导。
非线性分析方法通常包括两个方面的内容：材料非线性分析和结构非线性分析。
在材料非线性分析中，考虑材料的本构关系和破坏准则。
常用的本构关系包括弹性、塑性和粘弹性等，而破坏准则则是判断材料破坏的标准。
例如，混凝土在地震作用下往往会发生塑性变形和开裂，所以在分析中需要考虑混凝土的塑性本构关系和破坏准则。
在结构非线性分析中，除了考虑材料的非线性行为外，还需要考虑结构元件（如梁、柱等）之间的相互作用。
结构非线性分析方法主要包括几何非线性分析和接触非线性分析。
几何非线性分析考虑了建筑结构在地震过程中的大位移和大变形，以及构件之间的非线性相互作用；接触非线性分析则考虑了结构中不同构件之间的接触和分离过程。
非线性分析方法的实施面临一些挑战。
首先，非线性分析所需的计算量通常较大，需要用到高性能计算机和先进的数值计算方法。
其次，非线性分析中所涉及的参数较多，如材料参数、构件参数等，这些参数的准确性直接影响到分析结果的可靠性。
因此，更加精确的试验数据和可靠的参数模型非常关键。
另外，非线性分析还需要考虑地震荷载的输入。
地震荷载是指地震波对建筑结构产生的力学效应。
地震波的频谱特性、振动周期和方向等都会对结构的响应产生重要影响。
因此，非线性分析中需要准确地描述地震荷载的输入条件，并进行合理的分析。
尽管非线性分析方法具有复杂和困难，但它为我们提供了一个更加准确和全面的研究地震时楼房结构行为的工具。
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收稿日期:2002-10-22作者简介:鲍 华(1977-),男,湖北荆州人,硕士研究生,专业方向为结构工程.文章编号:167128844(2003)042083205用ANSYS 分析某高层建筑的非线性地震反应鲍 华,徐礼华,周 友(武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉430072)摘要:运用大型有限元分析软件ANSYS 对某高层建筑进行振型分析,得到了该建筑物的自振特性;并采用时程分析法进行非线性地震反应分析,计算输入3种地震波时顶层水平位移时程曲线、顶层加速度时程曲线、水平位移沿楼高的分布曲线以及层间变位角沿楼高的变化曲线.结果表明,利用ANSYS 软件建立三维模型,进行非线性地震反应分析是可行的,并能得到较高的精度.关键词:ANSYS 软件;地震反应;振型分析;时程反应分析中图分类号:TU 973.31 文献标识码:AApplication of ANSYS to seismic response nonlinear analysisof high buildingsBAO Hua ,XU Li 2hua ,ZHOU Y ou(School of Civil and Architectural Engineering ,Wuhan University ,Wuhan 430072,China )Abstract :Vibration mode analysis of high buildings is discussed by using the large general structural analysis software ANSYS ,from which the characteristics of free 2vibration are obtained.Moreover ,seismic res ponse nonlinear analysis of a building is carried out adopting time 2dependent method.Introducing three natural earthquake waves calculated are the results including time 2dependent curve of roof horizontal displacement ,time 2dependent curve of roof acceleration ,distribution curve of horizontal dis placements varying with building height ,relative story deflection angle curve varying with building height.The results demonstrate that AN 2SYS can be applied to the seismic response nonlinear analysis of buildings and the excellent accuracy can be achieved.K ey w ords :ANSYS software ;seismic response ;mode analysis ;time 2dependent method1 高层建筑概述某大学教学实验大楼主楼共15层,总高度为59.4m ,结构型式是框架剪力墙结构.柱网及剪力墙布置图见图1.本文以该高层建筑为例,利用ANSYS 内嵌的APDL 和FOR TRAN 语言进行二次开发,建立钢筋混凝土框架剪力墙三维模型,分析动力特性和非线性地震反应.图1 柱网及剪力墙布置图第36卷第4期2003年8月武汉大学学报(工学版)Engineering Journal of Wuhan University Vol.36No.4Aug.20032 模型的建立及地震波的选取2.1 模型及单元的选择模型和单元选择是进行建筑结构动力分析的关键.目前,用于动力分析的主要模型是剪切型模型、剪弯型模型、杆系模型和单柱模型.其中,杆系模型能够较好地分析结构的受力和破坏状态.因此,本文以杆系模型为基础,引入三维梁单元和壳单元,并考虑材料的非线性性能.在建立钢筋混凝土框架剪力墙三维模型的过程中,梁、柱全部采用三维梁单元,楼板和剪力墙采用壳单元模拟.用ANSYS内嵌APDL和FOR TRAN语言进行二次开发,编制计算程序,使建模得到简化.柱、梁以及板中钢筋的处理,主要采用刚度EI等效方法调整弹性模量的整体式模型.这样处理的原因是建模简单,不必考虑钢筋和混凝土分离的组合式模型,计算结果足够精确,计算时间大大缩短[1]. 2.2 钢筋混凝土材料非线性模拟钢筋混凝土具有非线性动力特性,因此在强地震作用下,高层钢筋混凝土结构及其构件反复处于弹性状态和弹塑性状态.恢复力模型是进行结构非线性动力分析的基础.由于地震作用过程的变形速度不大,且是反复多次循环加载过程,故可采用退化三线性模型对钢筋混凝土材料进行非线性模拟.退化三线性模型,如图2所示.模型考虑了钢筋混凝土构件的刚度退化性质,其主要特点是前一次循环以后再加载时,刚度的降低与前一循环的最大变形有关[2].本文利用ANSYS的参数化设计语言将混凝土结构材料的非线性模型并入ANSYS程序中实现材料的非线性模拟.图2 退化三线性模型2.3 地震波的选取建筑物的地震反应不仅与地震的峰值加速度有关,而且与地震的持续时间、场地土性质、地震的卓越周期、建筑物的位置和形状都有密切的关系.为进行对比分析,本文选取了3条天然地震波进行计算:EL Centro波、唐山滦河桥台地震记录、宁河天津地震记录.美国加利福尼亚埃尔森特罗(EL Centro)南北方向地震记录,它是一个典型的Ⅱ、Ⅲ类场地的地震记录,特征周期为0.3～0.4s,加速度峰值达到341.7gal,记录时间长度为7.98s.中国唐山滦河桥台地震记录,加速度峰值为200gal,记录时间长度为4.58s.宁河地震天津记录时间长度为10.98s,加速度峰值为200gal.以上3条地震记录的时间间隔均为0.02s[3].3 动力特性计算结果与分析计算结构动力特性的方法有多种,如理论计算、经验公式、应用软件计算等.本文分别用AN2 SYS软件、通用结构设计软件P KPM2TA T(高层和多层建筑结构空间分析程序)以及规范中的经验公式对该实验大楼的动力特性进行了计算,其中周期计算结果列于表1.表1 不同分析方法计算的周期方法自振周期/s1阶2阶3阶4阶5阶6阶7阶8阶9阶10阶ANSYS0.84240.56980.44090.27660.15960.15860.13010.11070.09550.0851 1P KPM2TA T0.86070.87650.20810.20920.10980.1085经验公式[4]0.8390.2850.159 表1表明,3种方法计算的基本周期接近0.84 s.ANSYS软件所用的计算方法是子空间迭代法,计算结果的精度满足要求.所以,ANSYS建立的三维杆系模型是可以的.ANSYS计算得到的前5阶振型,如图3所示.从图中可以看出,第一振型为X方向“一边48武汉大学学报(工学版)2003图3 前五阶振型图倒”平移,第二振型为Y 方向“一边倒”平移,第三振型为扭转振型.由于该建筑物X 方向的长度比Y 方向长,X 方向的刚度比Y 方向的刚度大,所以第一振型在建筑物的长轴方向.4 地震反应计算结果与分析4.1 顶层水平位移时程反应利用ANSYS 子空间迭代法计算出前20阶的振型,用振型迭加法进行数值积分,迭代求解.地震波的原始记录时间间隔为0.02s ,取迭代步长为0.002s ,以提高迭代精度,保证迭代收敛.图4～6是X 方向输入3个地震波时建筑物的顶部位移时程曲线.从图中曲线可以看出:顶层的X 方向位移最为显著,Y 方向位移不大.顶层位移的最大值及其发生的时刻见表2.表2 顶层位移最大值及其发生的时刻地震波EL Centro 唐山滦河天津宁河时刻/s 2.27 2.92 1.15X 方向/mm 51.427.2563.51Y 方向/mm 2.03×10-30.34×10-32.56×10-3 图4 E L C entro 波计算的顶层位移 图5 唐山滦河地震记录计算的顶层位移图6 宁河地震天津记录计算的顶层位移4.2 顶层加速度时程反应在3种地震波的作用下,建筑物顶部的加速度反应曲线见图7～9.输入EL Centro 波、唐山滦河地震记录、宁河地震天津记录,建筑的顶层加速度最大值分别为600.1、249.8、329.5gal.建筑物顶层加速度最大值比输入地震记录的最大值大,可以采取适当的隔震措施来减小顶层加速度的反应.4.3 水平位移沿高度的分布以表2的时刻为基准,绘出在水平位移最大时刻的水平位移沿楼高的分布,如图10所示.58 第4期鲍 华等:用ANSYS 分析某高层建筑的非线性地震反应 图7 E L C entro 波输入时顶层加速度时程 图8 唐山地震记录输入时顶层加速度时程图9 天津地震记录输入时顶层加速度时程 图10 水平位移沿高度变化图 图11 层间变位角沿高度的变化在3种地震波作用下,建筑物顶部的位移最大值分别为51.42、63.15、7.425mm.其中EL Centro 波、宁河地震天津记录计算出的结果均比P KPM 2TA T 计算的结果(9.063mm )大,唐山滦河桥台地震记录计算的结果与P KPM 2TA T 计算的结果相差不大.4.4 层间变位角沿高度的变化层间变位角是层间相对位移与层高比值.由图11可知,层间变位角在第三层出现了最大值,但EL Centro 波计算的最大值出现在第四层,均小于规范的要求,所以结构是安全的.4.5 主要影响因素(1)阻尼比对地震反应的影响随着阻尼比的增大,结构顶部最大水平位移减小.以输入EL Centro 地震波为例,阻尼比为0.05时,最大水平位移为51.42mm ;阻尼比为0.03时,最大水平位移为60.53mm.因此,可以通过设置阻尼器来有效地减小建筑物的地震反应.(2)地震波二维输入的影响根据《建筑抗震设计规范》(G BJ 11289)[4]的要求,取X 方向的EL Centro 地震波幅值的80%作为Y 方向的地震波,同时在两个正交方向上输入[5].输入EL Centro 地震波进行计算,其顶层最大位移反应结果见表3.从表中数据可以看出,X表3 二维地震波输人的计算结果对比项 目X =341.7gal ,Y =0X =341.7gal ,Y =341.7×0.8galX 方向位移/mm 51.4253.09Y 方向位移/mm 2.03×10-345.9668武汉大学学报(工学版)2003方向的平移分量是在单向输入的基础上稍有增加, Y方向的位移分量增加比较显著.5 结 论(1)运用ANSYS软件进行建筑物非线性地震反应分析是可行的.考虑混凝土材料的非线性,计算结果能够真实反应建筑物在地震作用下的受力和变形.(2)建立三维模型进行地震反应分析更符合实际,它能更好地反映平移和扭转的耦合反应.扭转振型是客观存在的.(3)该建筑物的整体刚度较大,未出现明显的薄弱层.但是,层间变位角在第三、四层出现了最大值,地震发生时可能会出现应力集中.参考文献:[1] 陈 波,吕西林,李培振,陈跃庆.用ANSYS模拟结构—地基动力相互作用振动台试验的建模方法(J).地震工程与工程振动,2002,22(1):126-131.[2] 包世华.新编高层建筑结构[M].北京:中国水利水电出版社,2001.[3] 赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京:科学出版社,2000.[4] G BJ11289建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1989.[5] 岳祖润,周宏业,陈幼平.某花园大厦的三维地震反应分析[J].工程抗震,1999(6):3-7.78 第4期鲍 华等:用ANSYS分析某高层建筑的非线性地震反应。