双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析
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。
浅析非对称双塔结构的抗震设计
浅析非对称双塔结构的抗震设计摘要:近年来,在高层建筑工程项目施工中,双塔结构得到了非常广泛的应用。
但是由于其自身施工上具有的特殊性质,与常规结构类型相比,在地震防御效果的设计方面也具有很大的差异。
本文结合某工程项目施工的实际情况,对非对称双塔结构的抗震设计进行了分析阐述,对提高建筑工程施工质量,有效地增强抵御地震侵害的能力,具有一定的参考价值。
关键词:双塔结构;非对称;抗震能力;设计分析1 高层建筑结构实例某栋高层建筑工程项目,建筑面积为260000平方米,涵盖了居民住宅、写字楼、商业区、娱乐健身中心等功能,其中包括地下1层、地上裙房结构3层,地上结构有10栋塔式建筑,主要是居民住宅和写字楼等,地下结构和裙房主要是商业区、车库和娱乐健身中心等附属设施。
A3和C3是地下结构和裙房整体连接的,只有裙房上面的建筑结构是全部分开的,其余的单体结构只有地下建筑互相连通,地下结构往上也是全部分开。
地下结构的顶盖是上面建筑工程结构的嵌固部位。
因此为了增强地下结构对地震灾害的抵御性能,A3和C3是按照双塔结构设计施工,其余的建筑结构是单独设计的抗震性能。
现只针对A3和C3地下建筑非对称双塔结构的抗震设计进行分析。
A3是32层,地面上部高度是106米,C3是24层,地面上部高度是83米,都是按照墙体抗震剪力进行设计。
2 非对称双塔结构抗震设计有关数据分析依据建筑工程抵御地震灾害性能设计标准的相关规定,该高层建筑项目抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度7度,设计基本地震加速度值0.1g,设计地震分组第一组,场地类型是Ⅱ类,抗震等级2级。
按照抗震设计要求,上述这种相对比较复杂的高层建筑工程项目,《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010规范中第5.1.14条要求,宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算,并采用较不利的结果进行结构设计。
当塔楼周边的裙楼超过两跨时,分塔楼模型宜至少附带两跨的裙楼结构。
本项目通过PKPM和Etabs程序进行弹性和弹塑性时程分析。
有限元方法在高层建筑抗震设计中的应用研究
有限元方法在高层建筑抗震设计中的应用研究高层建筑是一项重大的工程项目,其设计必须充分考虑到各种自然灾害风险,特别是地震灾害的风险。
为了保证高层建筑的稳定性和安全性,建筑结构的设计必须经过严格的考虑和计算。
在此过程中,有限元方法是一种广泛使用的技术,在高层建筑抗震设计中具有重要的作用。
有限元方法是一种广泛使用的工程分析方法,可以用来确定结构在受到外部力作用下的响应。
在高层建筑抗震设计中,有限元方法常用于分析建筑结构在地震或其他自然灾害的情况下的响应,以确定其强度和稳定性。
该方法将建筑结构划分为一系列小元素,并将其在受到外部载荷(如地震)时的行为模拟为小元素的变形和应力分布。
通过计算这些变形和应力分布,可以预测建筑结构的强度和稳定性。
另外,有限元分析对工程师来说也很便捷。
与传统的手工计算相比,有限元分析需要的时间更短,准确度更高,可以快速确定一个建筑结构是否符合规范要求,并为设计师提供更多的灵活性和控制。
因此,在高层建筑抗震设计过程中,有限元方法是一种不可或缺的工具。
在高层建筑抗震设计中,有限元分析可以用于各个方面的计算。
例如,对于钢结构建筑,有限元分析可以用来确定建筑结构在地震或其他自然灾害下发生塑性变形的程度,并确定结构的强度和稳定性。
对于混凝土建筑,有限元分析可以用来计算混凝土牌号、配筋数量和结构布局等参数,以确保建筑结构的强度和稳定性。
此外,有限元分析还可以用于评估建筑材料的强度和可靠性,并确定建筑材料的保护措施和使用寿命。
总之,有限元方法在高层建筑抗震设计中的应用是十分重要的。
该方法可以帮助设计师确定建筑结构的强度和稳定性,以确保建筑在地震或其他自然灾害的情况下保持稳定和安全。
在未来,随着建筑技术的不断发展和完善,有限元分析将在高层建筑抗震设计中发挥更加重要的作用。
大底盘双塔连体结构的地震反应谱分析
第一作者简介 : 佞 (9 l , , 肖 18 一) 男 昆明理工大学硕士研究生 。
1 7期
肖 佞, : 等 大底 盘双塔连体结构 的地震反应谱分析
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0 0 3 5 0 5 0 04 5 0 0 0 0 0
摘
要
大底 盘双 塔结构是 指将底部 几层公共空间设置为大底 盘, 在楼层上部用 两个 塔楼作 为主体 的结构 , 而在塔楼 间的某
些楼层用连体连接起来 , 就成为 了大底盘双塔楼连体 高层建筑 结构。在近 些年 , 此类结构 在 国 内外 的各 种工程 中均有应 用。 运用 A S S 限元程序采用振 型分 解反应谱法对大底 盘双塔连体 结构进行 分析 , NY 有 得到不 同的抗震性能结果。 关键词 大底盘 双塔 连 体结构 连接方式 A 地 震响应 中图法分类号 T 32 1 U 5 .; 文献 标志码
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图 1 大 底 盘 平 面 布 置 图
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地震 反 应是 指结 构 由地震 引起 的振 动 , 它包 括 地 震在 结构 中 引起 的 内 力 、 形 和 位 移 , 般 都 是 变 一 通 过结 构 动力学 的分析 方法 来进 行求 解 。
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基于有限元方法的建筑结构抗震性能分析与设计优化
基于有限元方法的建筑结构抗震性能分析与设计优化建筑结构的抗震性能是保障建筑物在地震中不会发生倒塌和严重损坏的重要指标。
有限元方法是一种广泛应用于结构力学中的数值分析方法,能够模拟建筑结构在地震中的力学行为,帮助设计师对建筑结构的抗震性能进行分析和优化设计。
一、有限元方法的原理和应用有限元方法是一种以离散化为基础的数值分析方法,将建筑结构离散为有限数量的区域,称为有限元。
每个有限元都有一个数学模型,可以用来描述区域内的物理行为。
通过将整个建筑结构离散为多个有限元,并相互连接起来,可以描述建筑结构的整体力学行为。
有限元方法在建筑结构分析和设计中的应用非常广泛。
它可以帮助设计师分析建筑结构的强度、刚度、稳定性、动态响应等方面的特性,并且可以进行优化设计,以满足预定的设计要求和建筑安全标准。
二、建筑结构抗震性能分析建筑结构抗震性能分析是建筑结构设计的关键步骤之一。
抗震性能分析的目的是评估建筑结构在地震中的稳定性和可靠性,以便确定最佳的设计方案。
在使用有限元方法进行建筑结构抗震性能分析时,需要考虑许多因素,包括地震载荷、结构几何形状、材料性质、结构连接条件等。
对于一个特定的建筑结构,需要对其进行建模,并应用地震荷载进行分析。
通过这种方式,可以评估结构的抗震性能、震动响应以及结构的破坏形式。
三、建筑结构抗震性能设计优化在建筑结构设计中,优化设计是为了满足特定的需求和优化特定的目标。
在地震设计中,优化设计的目标是提高建筑结构的抗震性能,减少结构在地震中的破坏和损失。
建筑结构的抗震性能设计优化是基于先前的建筑结构抗震性能分析的结果进行的。
通过使用有限元方法模拟不同的结构方案,可以评估其在地震中的抗震性能。
优化设计通常包括三个方面:结构几何形状的调整、材料性质的改变以及结构连接条件的优化。
通过这些优化,可以确保建筑结构满足预定的设计要求和地震安全标准。
四、总结地震是一种具有破坏性的自然灾害,对于建筑结构的抗震性能要求非常高。
大底盘双塔楼结构隔震层分析方法研究
大底盘双塔楼结构隔震层分析方法研究由于社会经济水平的不断发展和科学技术的不断进步,建筑行业也趋于向体型和功能的多样化发展,由于底部可利用的大空间以及隔震层设置的便利性,大底盘隔震的双塔楼结构在国内外的应用范围已越来越广。
然而大底盘双塔楼结构由于双塔结构之间的相互作用,对其在分析方法的选取方面也应该予以重视,单塔分析方法简便快捷,但缺点是没有考虑双塔之间的影响;双塔分析方法更接近结构的实际情况,缺点是建模计算等都比较复杂。
本文就这两种分析方法下结构隔震层的差异性进行了研究,得出“L”形布置和“一”字形布置的大底盘双塔楼隔震结构两种方法下隔震层的相关参数差异性均不大。
而单塔分析的方法是对结构隔震层分析偏保守的分析方法。
Key words:twin towers;large base isolation;single tower analysis method;twin towers analysis method国内外大量工程实例表明,隔震技术的出现和应用在很大程度上减少了地震中的人员伤亡和财物损失,目前,隔震技术已经成为抵抗地震的有力手段之一。
随着隔震技术的不断发展以及社会的不断进步,体型多样化和功能多样化的隔震建筑越来越受到人们的亲睐,其中大底盘隔震的双塔楼结构则是典型代表。
近些年来,关于大底盘双塔楼结构以及大底盘隔震的双塔结构的相关研究也越来越多,具体表现在双塔楼结构消能减震问题的研究[2]-[3];大底盘双塔楼高层结构的模拟振动台试验和数值模拟分析[4];高烈度区超大底盘多塔楼项目的隔震层设计及研究[5];双塔连体结构的数值分析和抗震性能分析[6]等。
但是总的来看对于大底盘双塔楼隔震结构分析方法的比较和研究还较少。
因此,本文以具体的工程实例为例,对大底盘双塔楼隔震结构单塔分析和双塔分析结构隔震层的相关差异性进行了较为深入的研究,既具有一定的理论意义也具有一定的工程价值。
1.工程概况本文所研究的大底盘双塔楼结构地上塔楼部分为7层,地下大底盘部分1层,采取在地下室上部单独设置隔震层的大底盘隔震形式,上部塔楼部分为非对称分布,大底盘双塔楼结构的隔震计算简图见图1,“L”形和“一”字性大底盘双塔楼结构三维模型图分别见图2和图3。
基于有限元分析的钢筋混凝土梁抗震性能研究
基于有限元分析的钢筋混凝土梁抗震性能研究钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的构件,其承载着楼板和其他建筑元素的重量。
在地震等灾害情况下,钢筋混凝土梁也承受着很大的地震力,因此其抗震性能显得尤为重要。
本文将基于有限元分析方法研究钢筋混凝土梁的抗震性能,并探讨影响其抗震性能的因素。
一、有限元分析方法简介有限元分析方法是一种常用的结构力学分析方法,其基本思想是将连续物体离散化成有限个单元,然后通过单元之间的相互作用,计算整个结构的应力分布情况。
有限元分析方法适用于各种结构的分析,特别是在复杂环境下的结构分析中应用最为广泛。
在本文中,我们将借助有限元分析方法,对钢筋混凝土梁进行抗震性能分析。
二、钢筋混凝土梁的基本结构钢筋混凝土梁是由混凝土和钢筋组成的组合构件,其主要的受力部位包括上弦、下弦和腹板等部分。
其中,上弦和下弦部分通过腹板相互连接,使整个构件具有更高的承载能力。
钢筋混凝土梁的抗震性能受到其结构性能和材料性能的影响。
三、抗震性能分析1. 结构参数的影响钢筋混凝土梁的结构参数包括受力结构形式、截面型式和钢筋配置等。
这些参数对其抗震性能有着不同程度的影响。
通过有限元分析方法,可以探讨这些结构参数对钢筋混凝土梁的抗震性能的影响。
比如,合理的受力结构形式和截面型式对提高抗震性能有着很大的帮助。
2. 材料参数的影响钢筋混凝土梁的材料参数包括混凝土强度、钢筋材质、钢筋直径和长度等。
其中,混凝土强度是影响其抗震性能最为重要的因素。
通过对这些材料参数进行合理的配置和选择,可以提高钢筋混凝土梁的抗震性能。
3. 地震作用下的响应钢筋混凝土梁在地震作用下的响应包括位移、加速度、应力等情况。
有限元分析方法可以模拟出钢筋混凝土梁在地震作用下的响应情况,从而对其抗震性能进行评估和分析。
四、结论通过基于有限元分析的方法对钢筋混凝土梁的抗震性能进行研究,我们可以发现,钢筋混凝土梁的抗震性能与其结构参数和材料参数密切相关。
在钢筋混凝土梁的设计和施工中,应注意合理配置和选择这些参数,以提高其抗震性能。
双塔连体结构抗震设计
三 连接体的结构方案确定来自连接体是连体结构中一个重要组成部分, 其主要作用是在整个结构中协调2个塔楼的 变形。由于各塔楼的刚度及质量不同,结构
的振动特性和变形也不同。要协调两塔的 变形,连接体必然要受到很大的作用力。而 在实际工程中既没有绝对对称的结构,更没 有绝对对称的水平力,即使是设计为对称的
二、连体结构动力计算 模型
连体结构总体为一开口薄壁构件,扭转性 能较差,扭转振型丰富,地震作用下容易 引起较大的扭转反应,易使结构发生脆性 破坏。
通常采用的计算模型主要有“串并联质点 系模型”,“串并联刚片系模型”,以及 “三维空间有限元模型” 。
“串并联质点系模型”是将塔楼各个楼 层简化为一个质点,楼板上下各1/2层高的 构件质量集中于该点,每个质点只有沿主 轴方向的两个自由度,对于双轴对称以及 单轴对称的连体结构,其在对称轴方向的 振动互不耦合,地震作用下只激励地震作 用方向上的平动振型,因此,这两种情况 下,对称轴方向的地震作用计算,可以选 用这种模型。
• 主要原因有以下几点。 (1)钢结构的延性比较好,能适应连接体较大的变形, 满足连接体在复杂应力下的变形需要。
(2)采用钢桁架,还可以增大连接体的刚度,提高其抗 震能力。
(3)可以减轻连接体的自重,减小结构的地震反应。 (4)施工方便。对大跨度的钢筋混凝土结构要在几
十米的高空支模浇筑很困难。如果采用钢结
通常应根据连接体的跨度和主体(塔楼)的结 构材料来确定。一般来讲,连接体的材料应 该与主体结构相同,以便于连接体支座的设 计。当跨度不太大,主体是钢筋混凝土结构
结构时,采用钢筋混凝土的连接体比较经济 合理,连接体的支座设计也比较简单;但当
连接体的跨度比较大时,无论主体结构的材 料采用什么,连接体材料类型都适合采用钢 结构的形式。
某通用厂房双塔连体结构抗震分析
某通用厂房双塔连体结构抗震分析[摘要] 该通用厂房结构,采用框架—支撑结构体系。
通过地震作用下反应谱分析和弹性时程分析法探讨结构的动力反应特性;用midas程序进行在罕遇地震作用下的静力弹塑性pushover分析,对该工程的结构抗震性能进行评估,并针对薄弱部位和受力特性提出抗震设计时的加强措施和方法。
结果表明:结构具有良好的屈服机制和抗震性能,满足我国抗震规范的要求。
相关结论可为类似的工程设计提供参考。
[关键词] 连体结构;空间振型分解法;弹性时程分析;静力弹塑性分析中图分类号: tu973+.31文献标识码:a 文章编号:1工程概况本工程占地面积5000 m2,地上面积为33833m2,地下面积为15000m2。
建筑总高度28.4m,地下2层,地上塔楼7层。
地下一层为车库、食堂餐厅、储藏空间等,层高3.10m;地下二层均为停车库和设备用房,层高3.2m。
地下一层面标高比大地下室顶板面标高低约1米,地下室顶板面标高比大地下室顶板面标高高约2.1米;地上分为两个a、b两个单塔,a、b两单塔平面均长75米,宽37米,且a、b两单塔从七层(24.500m标高)至屋面(28.400标高)通过连接体连接,连接体跨度为20.0m,连接体层高3.90m。
a、b 两单塔以中间连接体为对称轴基本对称布置,左右楼层面积和层高功能基本相同。
a、b两个单塔均为7层(框架结构),除一层层高为5.0m外,以上各层层高均为3.90m,屋顶标高为28.40m。
室内外高差约1米。
具体详见图1.1~1.3。
主体结构采用普通混凝土框架体系+局部型钢混凝土支撑体系,梁板式混凝土楼屋盖。
连接体采用主次钢梁布置、压型钢板及混凝土面层组成的楼盖,连接体与塔楼的连接方式为刚性连接。
本工程采用柱下桩基承台与承台间防水筏板相结合的基础形式,筏板厚度0.5米,高1.2米的承台下设置长32米、直径500mm、壁厚100mm的高强度预应力混凝管桩,桩端支承于上海地区⑦2粉砂土层,单桩竖向抗压承载力特征值1950kn;计算的最大沉降值约41mm;地面以下20米深度范围内不存在设防烈度地震作用下的液化土层。
基于有限元分析的建筑结构抗震性能研究
基于有限元分析的建筑结构抗震性能研究近年来,地震频繁发生,给建筑结构的抗震性能提出了更高的要求。
为了确保建筑物在地震中的安全性,有限元分析成为了一种常用的研究手段。
本文将基于有限元分析,探讨建筑结构的抗震性能以及相应的研究方法。
一、有限元分析简介有限元分析是通过将实际结构离散成有限个单元,通过数值计算方法,求解每个单元的变形和应力,进而得到整个结构的力学性能。
在建筑结构的抗震性能研究中,有限元分析可以模拟结构在地震作用下的反应,以评估结构的稳定性和安全性。
二、建筑结构的抗震性能指标1. 刚度:结构的刚度是抗震性能的重要指标之一。
刚性越大,结构在地震中的变形越小,抗震性能越好。
有限元分析可以通过计算结构的刚度来评估其抗震性能。
2. 塑性变形:塑性变形是结构在地震荷载作用下出现的一种特殊变形形态。
结构的塑性变形能够吸收地震能量,减小动力响应。
有限元分析可以模拟结构的塑性变形过程,进一步了解结构的抗震性能。
3. 破坏模式:结构在地震中可能出现不同的破坏模式,如弯曲破坏、剪切破坏等。
有限元分析可以模拟不同的破坏模式,并评估结构在破坏前后的抗震性能。
三、有限元分析在建筑结构抗震性能研究中的应用1. 土木工程领域:有限元分析在土木工程领域中的应用广泛。
通过有限元模型,可以模拟不同类型的建筑结构,如钢筋混凝土框架、钢结构、混凝土结构等。
通过分析这些结构在地震中的响应,研究其抗震性能,从而指导工程实践。
2. 结构优化设计:有限元分析可以帮助工程师进行结构优化设计,提高结构的抗震性能。
通过调整结构的几何形状、材料特性或者支撑条件,可以使抗震性能得到改善。
有限元分析可以预测结构在不同条件下的响应,提供科学依据。
3. 风险评估和加固设计:借助于有限元分析,可以对已建成的建筑结构进行风险评估,识别潜在的安全隐患。
在确定结构的抗震性能不足时,可以通过有限元分析提供的定量数据,进行合理的加固设计。
四、有限元分析的局限性及发展方向1. 网格剖分:有限元分析的精度与网格剖分密切相关。
钢框架结构抗震性能有限元分析
钢框架结构抗震性能有限元分析作者:李玥姜佩弦董新元王茜王宏来源:《大经贸》 2019年第8期李玥姜佩弦董新元王茜王宏【摘要】抗震设计是建筑设计的一个重要方面,加之近期世界多个地区频繁发生地震,又将结构的抗震设计提升到了一个新的高度。
钢结构作为建筑材料的一种,拥有较好的抗震性能。
本论文应用ABAQUS数值分析软件,以一个六层的小型钢结构的框架结构为例,讨论研究了钢结构建筑物的抗震性能。
【关键词】钢框架结构ABAQUS 抗震性能承载力中图分类号:TU528.2 文献标志码:A1 ABAQUS有限元模型设计1.1钢结构模型设计本文的模型是钢结构框架组成的建筑结构,高6层,共21.6m。
地震荷载采用1s时间跨度的天津波。
材料属性信息如下:楼板为钢筋混凝土,弹性模量3 .8e10N/㎡,泊松比0.24,密度2400kg/m3。
楼板厚0.1m。
楼板上布设钢筋规格:钢筋直径为16mm,钢筋间距为100mm。
梁和柱采用钢材,弹性模量2.1e11N/㎡,泊松比0.3,密度7850kg/m3,屈服应力3.45e8N/㎡,塑性应变为0。
梁采用250*250*10*10的H型钢,柱采用400*400*20的箱型钢。
钢筋特性:弹性模量2.0e11 N/㎡,泊松比0.3,屈服应力2.35e8 N/㎡,塑性应变0,密度7800 kg/m3。
1.2 建模过程(1)部件点击左侧工具区的创建部件按钮,在三维模型空间下,用壳单元建立楼板,用线来创建结构的梁和柱,并分别命名为“zhongjianqiang”、“louban”、“liang”、“zhu”。
(2)创建材料和截面属性(2)部件点击创建材料,创建属于楼板和剪力墙的混凝土及其所配钢筋的属性、柱子和梁的钢材属性,包括密度,弹性,塑性等。
点击创建剖面,分别创建250*250*10*10的H型钢和400*400*20的箱型钢剖面。
点击创建截面,首先类别选壳,类型为均质,为楼板和剪力墙创建厚度并且配筋。
高层建筑结构有限元分析
高层建筑结构有限元分析随着城市化进程的加速,高层建筑在我们的城市景观中占据了越来越重要的地位。
这些建筑的结构安全性对于保障人们的生命财产安全具有至关重要的作用。
为了确保高层建筑结构的稳定性与可靠性,有限元分析方法成为了工程师们的重要工具。
本文将详细介绍高层建筑结构有限元分析的方法、应用及其评估。
有限元分析是一种将复杂结构划分为许多小单元,通过对这些单元进行分析来获得整体结构特性的方法。
在高层建筑结构分析中,有限元法将建筑结构离散化为大量的有限单元,如杆元、梁元、壳元等,并利用计算机软件进行模拟分析。
目前,国际上常用的有限元分析软件包括ANSYS、ABAQUS、SAP等,这些软件具有强大的计算能力和优秀的分析性能,为工程师们提供了强有力的分析工具。
有限元分析高层建筑结构的基本步骤包括:建立模型:需要对高层建筑结构进行几何建模,将其离散化为一定数量的有限单元。
这些单元可以通过手工建模或利用程序自动划分来实现。
定义材料:确定每个有限单元的材料属性,如弹性模量、泊松比、密度等。
设置边界条件:根据实际工程情况,为有限单元施加约束和载荷。
例如,固定边界条件可能包括基础约束和地震载荷等。
求解:利用计算机软件对有限元模型进行求解,得到每个单元的内力和变形等响应。
通过对高层建筑结构进行有限元分析,我们可以获得以下重要结果:应力分布:分析结果表明,高层建筑结构中的应力分布情况,可以帮助工程师们发现潜在的危险区域,从而优化结构设计。
位移响应:分析结果展示了在外部载荷作用下,高层建筑结构的位移响应,有助于评估结构的稳定性。
能量吸收能力:有限元分析可以模拟高层建筑结构在冲击载荷下的能量吸收能力,为结构设计提供参考。
对于高层建筑结构有限元分析结果,我们需要进行如下讨论:分析模型准确性评估:在分析过程中,我们需要充分考虑各种影响因素,如建模误差、计算误差等,从而对分析结果的准确性进行评估。
敏感性分析:通过敏感性分析,我们可以查明高层建筑结构对于不同参数的敏感程度,如材料属性、边界条件等,有助于优化结构设计。
塔式起重机钢结构有限元分析
塔式起重机钢结构有限元分析摘要:运用有限元软件ANSYS对某塔式起重机钢结构进行建模分析,并对建模时模型的简化处理、单元选择以及荷载施加等关键技术进行了讨论。
通过模态分析获得了塔机结构的固有频率和振型,结合塔机实际情况,分析了部分模态振型。
关键词:塔式起重机;有限元分析;模态分析引言:塔式起重机(简称塔机)是城市建设、工程施工中不可缺少的一种主要运输设备,它可以加快施工进度、缩短工期、降低工程造价。
随着我国经济的快速发展和城市建设规模的不断扩大,大型工程和群体工程越来越多,塔式起重机在建筑行业的作用也越来越重要,为了提高效率,塔机不断向大型化、高速化发展,随之而来的塔机的振动问题也越来越突出[1]。
因此,本文利用大型有限元软件ANSYS对塔机结构进行建模及模态分析,得到了塔机整体的振型,并对其进行了分析。
1塔机模型的建立1.1塔机参数选取(1)塔身高:30m、悬臂长:45m、平衡臂一侧臂长:12m(2)标准节尺寸:1665×1665×2800mm(3)平衡重质量:10t、典型吊重工况:2m-6t,45m-1.5t(4)悬臂框架截面采用等腰三角形,边长分别为1665mm、1500mm1.2模型简化处理塔机的金属结构主要包括塔身标准节、塔顶、起重臂架、平衡臂、附着装置、变幅小车、吊钩以及上下转台、司机室等。
它是一个复杂的金属结构,塔机有限元建模时,根据实际情况进行必要的简化[2]:(1)对塔机进行整体结构分析时,由于回转支承结构等实体部件相对于塔机整体而言几何尺寸较小,质量集中,且实体部分局部不易失稳,在进行整体分析时,将回转支承结构采用梁杆单元进行等效,使塔机的整体分析中只包含梁单元。
(2)塔机底部结构与地基用螺栓相连接,塔机顶部与上回转支座连接以及下回转支座与塔身连接,各个标准节之间的连接作为固接支座处理。
(3)起重臂根部与塔机的回转节相连,起重臂与2根拉杆的连接及拉杆与塔顶的连接,平衡臂的臂根和塔机回转节的连接、平衡臂和2根拉杆的连接及拉杆与塔顶的连接均按照固定铰支座来处理。
双塔大底盘带偏心耗能支撑结构的抗震分析
炭
工
程
2 1 第 3期 0 1年
双 塔 大 底 盘 带 偏 心 耗 能 支 撑 结 构 的抗 震 分 析
王羡农 ,梁 琚 ,赵佳遥 ,李京涛
( 河北工程大学 土木工程学院 ,河北 邯郸 06 3 ) 5 08
摘
要 :根 据 高层钢 结构 在抗侧 方 面能 力的 不足 ,对 于双塔 大底 盘结 构 ,可考虑 抗侧 力 由偏
中国是一个地 震高 发 国,严重 的地 震灾害使 人们 来不
及反 应 便 造 成 巨 大 的 灾 难 。 在 不 可 预 见 性 的 大 灾 难 面前 人
Hale Waihona Puke 以使结构达到 “ 小震不坏 ,中震可修 ,大 震不倒 ” 的抗震 设计基本原 则 。我 国 《 建筑 抗 震设 计 规 范》 ( B 0 1 G 50 1— 20 ) 定 ,8 以上宜 采用 偏心 支 撑 。文章 通过 算 例得 01规 。
Ke wo d : lr e fu d t n sr cu e o o b e tw r c e t c e e g o s mp in s p o ; e rh u k e itn y r s a g o n a i t t r f u l o e ;e c nr n ry c n u t u p r o u d i o t a q a ers a t t s
而钢 框架 应 用 在 高 层 结 构 中往 往 刚 度 不 够 。在 结 构 中 增 设
1 双塔大 底 盘的动 力分析 模型
I 串并联质点系层模 型。该模 型对结构各 楼层仅考虑 )
两 个 自由度 即 正 交 水 平 方 向 、Y ,不 考 虑 扭 转 自 由 度 0 ,
偏心支撑则 可以很 好 的解 决这 个 问题 。偏心支 撑体 系兼顾 了中心支撑框 架的强度 、刚度 和纯钢框 架非 弹性性 能及 能
建筑结构抗震特性有限元分析评估
建筑结构抗震特性有限元分析评估李勋峰【摘要】随着计算机性能的不断提高,采用有限元软件对结构抗震性能进行评估成为一种趋势.介绍了建筑结构抗震性能评估方法,指出采用静力弹塑性分析方法可对建筑结构破坏形式、塑性铰位置进行计算,并对结构的性能点进行分析.介绍了常用建筑结构抗震性能有限元软件及其主要原理,对采用有限元软件进行建筑结构抗震性能评估的相关研究进行了总结与分析.设计了第1~第3层层高5m、第4~第20层层高3m、共20层的典型型钢-混凝土结构,采用核心筒模式,应用ANSYS有限元分析软件得到了建筑位移,结果表明,该结构能够满足我国高层建筑规范"小震不坏、中震可修、大震不倒"的要求,为高层建筑结构设计提供了参考及有限元实践实例.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】4页(P31-34)【关键词】抗震性能;有限元分析;型钢混凝土;框架-核心筒结构;高层建筑【作者】李勋峰【作者单位】衢州学院,浙江衢州 324000【正文语种】中文【中图分类】TU973+.2中国是世界人口大国,近些年伴随着城镇化水平的提高,城市中需要越来越多的高层建筑来容纳相应人口。
高层建筑是提高城市人口容纳率的必然选择。
根据我国高层建筑建筑规范规定,超过10层的建筑均被定义为高层建筑。
相应的,高层建筑对于建筑抗震性能具有更高要求,对于建筑结构的抗震特性分析难度较大。
尤其随着人们审美力及个性化的提升,不完全规则的建筑层出不穷,其抗震性能分析愈加棘手。
地震作为一种突发性自然灾害,对人民生命财产和地区发展具有深远影响,随着人们对地震特性和建筑结构研究的深入,建筑结构设计理论得到了迅速发展。
传统的结构抗震构件是基于承载力进行设计的,目标在于保证建筑在大震作用下不发生倒塌,然而以往地震灾害破坏情况表明,这种不考虑建筑物附属结构、内部设备等的设计方法是不全面的,因此提出了基于性能的抗震设计与评估方法。
基于有限元分析的建筑结构抗震性能评估
基于有限元分析的建筑结构抗震性能评估建筑结构的抗震性能评估是设计和改善建筑物的地震安全性的重要手段。
其中,有限元分析作为一种常用的数值模拟方法,可以提供建筑结构在地震作用下的动力响应,并对结构的性能进行评估。
本文将重点介绍基于有限元分析的建筑结构抗震性能评估的原理和方法。
一、有限元分析简介有限元分析是一种基于数值计算的工程分析方法,通过将结构分割为有限数量的单元,对每个单元进行力学分析,并考虑单元之间的接触和相互作用,以获得结构的整体性能。
有限元分析可以模拟各种复杂的结构形态和加载条件,对结构的应力、应变、位移等参数进行准确计算。
二、建筑结构抗震性能评估的原理基于有限元分析的建筑结构抗震性能评估主要包括以下几个步骤:建立有限元模型、确定地震动输入、施加边界条件、进行动力时程分析、计算结构的响应参数、评估结构的抗震性能。
1. 建立有限元模型:建立精确的有限元模型是基于有限元分析的建筑结构抗震性能评估的前提。
模型应包括建筑物的几何尺寸、材料性质和连接方式等信息,并考虑地基效应和各个构件之间的相互作用。
2. 确定地震动输入:地震动是进行抗震性能评估的重要输入参数,应考虑地震活动区的地震参数和建筑结构所面临的设计地震动参数,如加速度、速度和位移等参数。
3. 施加边界条件:施加边界条件是指限制模型的自由度,模拟结构在动力荷载下的固有约束条件。
边界条件的选择应根据实际建筑结构进行合理确定。
4. 进行动力时程分析:动力时程分析是指将地震动作为外力施加到有限元模型上,通过求解结构的运动方程,得到结构的响应。
5. 计算结构的响应参数:在动力时程分析过程中,可以计算结构的位移、加速度、应力、应变等响应参数。
这些参数可以用来反映结构在地震作用下的性能。
6. 评估结构的抗震性能:根据结构的响应参数,可以通过对比设计要求或抗震规范中对于结构性能的要求,评估结构的抗震性能,并进行相应的结构改善和优化。
评估结果可用于指导结构设计和抗震改造。
基于有限元计算的钢结构抗震研究
基于有限元计算的钢结构抗震研究近年来,钢结构建筑已成为一种越来越受欢迎的建筑形式。
与传统的混凝土结构相比,钢结构的优点不言而喻:质量轻、施工快、安全性高、可回收利用等等。
然而,在钢结构抗震性能方面还存在一些挑战和问题,尤其是钢结构对地震力的响应和变形机理。
因此,基于有限元计算的钢结构抗震研究已成为当前的热点话题。
钢结构抗震性能研究的重要性不言而喻,特别是在地震频繁的区域,需要有更好的设计和分析方法来确保建筑的安全性和耐久性。
根据世界范围的统计数据,钢结构的抗震性能较好,因为钢材可以承受更高的压强和拉力,无论是强度还是耐久性都比混凝土更好。
钢结构在地震条件下的表现主要取决于结构的几何形状、材料的强度和刚度,以及地震的强度和频率等因素。
有限元计算是一种高精度计算模型,已广泛应用于钢结构抗震性能的研究中。
通过建立三维有限元模型,可以计算出钢结构在地震条件下的应变和变形,从而预测结构的响应。
这种方法可以模拟不同的加载方式和加载方向,以便分析结构的应变和变形情况,从而评估其抗震性能。
有限元计算的核心是建立精细的数学模型。
对于复杂的钢结构建筑,需要通过CAD软件等工具进行建模,将结构划分成多个元件。
在 modeling 的过程中,需要考虑更多的细节,例如节点的连接方式、梁柱的尺寸、材料的性能、缺陷和不均匀性等,以更准确地模拟结构的材料特性和几何形状。
然而,在有限元模型建立的过程中存在许多挑战和问题,如确定材料参数、模拟加载条件、边界条件和优化设计等,这都需要特别注意。
为此,研究者们需要深入了解不同的材料特性和失效机理,通过仿真分析以及实验验证来准确地确定有限元计算模型的可靠性和精度。
此外,钢结构在地震条件下的应变和变形表现取决于其几何形状和材料特性,这需要更深入的研究。
例如,结构的非线性行为、局部破坏、裂缝的形成和扩展等,都会影响钢结构的抗震性能。
因此,研究人员需要通过有限元分析来模拟这些复杂的物理过程,并根据模拟结果来改进结构设计和材料选择等方面。
钢结构抗火有限元分析方法浅析
钢结构抗火有限元分析方法浅析摘要:钢结构性能化抗火具有重要的理论意义和工程应用价值。
本文介绍了钢结构抗火研究的总体思路以及火灾下建筑钢结构的温度场分析方法和基于有限元分析的钢结构抗火性能计算方法。
关键词:钢结构抗火研究火灾模型有限元分析0 引言钢结构具有强度高、自重轻、制作安装方便,商品化程度高,抗震性能好、环境污染少等特点,在建筑工程中发挥着重要的作用。
随着钢结构的广泛应用,特别是高层建筑的大量建造,钢结构的抗火设计越来越引起重视。
目前,钢结构往往用于大型的体育馆、展览馆、飞机库、剧场、博物馆和高层建筑结构。
但是钢材的致命弱点是其物理和机械性能对温度很敏感,耐火性能较差。
随着温度的升高,钢材的强度和刚度下降,在火灾中无保护层的钢结构升温很快,即使室温下相对安全的结构在高温时也可能迅速破坏。
不加保护的钢结构构件的耐火极限仅为10 min~20 min,一旦发生火灾,结构极易遭到破坏,后果不堪设想[1]。
进行钢结构抗火设计具有如下意义[2]:1)减轻结构在火灾中的破坏,避免结构在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散困难;2)避免结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡和财产损失;3)减少火灾后结构的修复费用,缩短灾后结构功能恢复周期,减少间接经济损失。
1 钢结构整体抗火分析思路主要采用性能化设计方法,该方法主要从火灾对结构整体的传热影响和钢材本身的非线性特性两个方面对钢结构进行整体分析。
工作流程如下:传热模型温度场分析温度文件图1 钢结构整体抗火分析流程图2 火灾下钢结构温度场分析可用于分析火灾蔓延及烟气运动的计算软件很多,由于FDS是专门的火灾分析软件,这里介绍FDS软件[3]。
火灾动力学模拟软件FDS由美国国家安全技术学会(NIST)开发,湍流模型为大涡模型,同时包含十多个火灾模拟子模型,如燃烧模型、热辐射模型和热解模型等。
FDS假设燃烧受混合因素多方控制,燃料和氧气的反应速度无限快。
反应物和燃烧产物的质量比可由状态方程以及经验公式推导出来。
高层双塔连体梁式转换结构的有限元研究的开题报告
高层双塔连体梁式转换结构的有限元研究的开题报告一、研究背景随着城市化进程的加快,高层建筑的使用越来越普遍。
而在受到多重地震和风荷载等自然灾害的情况下,如何设计优化高层建筑的结构,提高其抗震安全性,成为了一个迫切需要解决的问题。
高层建筑连体结构是一种梁式转换结构,它的设计和分析需要特殊的考虑,而有限元方法的出现和发展为这种结构的分析提供了一种有效的手段。
二、研究目的本论文旨在对高层双塔连体梁式转换结构的有限元分析进行研究,并探究其抗震性能和力学特性,为其设计和优化提供理论依据。
三、研究方法本论文采用有限元方法,以ABAQUS为工具对高层双塔连体梁式转换结构进行有限元建模及分析。
在模型建立阶段,通过引入合适的约束条件和边界条件,模拟地震和风荷载等自然灾害的作用。
在模型分析阶段,通过对应力与应变等参数的分析,研究结构在不同荷载条件下的动态响应和稳定性能。
四、研究内容本论文研究内容主要包括以下几个方面:1.高层双塔连体梁式转换结构的有限元建模与分析;2.分析该结构在不同荷载作用下的响应和稳定性能;3.探究该结构的抗震能力及力学特性;4.针对存在问题提出相应的优化设计方案。
五、论文组织结构本论文按以下顺序组织结构:第1章:引言,简述研究背景、研究目的、研究方法、研究内容及论文结构等。
第2章:文献综述,分析国内外有关高层建筑连体结构抗震设计和有限元分析的研究进展和现状。
第3章:高层双塔连体梁式转换结构的有限元建模及分析,详细介绍对该结构进行的有限元建模和分析方法。
第4章:结构在不同荷载作用下的响应和稳定性能分析,通过对应力、应变等参数的分析,探讨该结构的响应和稳定性能。
第5章:结构的抗震能力及力学特性分析,对该结构的抗震能力和力学特性进行研究。
第6章:优化设计方案,针对存在问题提出相应的优化设计方案。
第7章:总结与展望,总结本论文的研究内容和结论,并展望未来的研究方向。
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析 可以看 出 , 用有 限元软 件 能够很好 地对 高层钢 结构 的抗震性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能进行 分析计 算 ; 通 双塔 高层
钢结 构顶部 鞭梢 效应 明显 , 建议 通过 减 小顶部 结 构 自重 并在构造 上予 以重视加 以解 决. 关 键词 : 反应谱 分析 ; ANS YS软件 ; 双塔 ; 高层 钢结 构 ; 时程 分析 ; 震性 能 抗
中 图 分 类 号 : U3 1 T 9 文献标识 码 : A
Fi ieElm e tAn l sso heSes i o e te f n t e n ay i ft im cPr p riso Two. w e ih. s e lStu t r s . To rH g . eSt e r cu e Ri
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第 3 4卷
第 1 0期
湖
南
大
学
学
报 (自 然 科 学 版 )
Vo . 134. NO. 0 1
0c .2 t 00 7
20 0 7 年 10 月
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( .De at n f vl gn eig 1 p rme t iEn ier ,Tsn h aUnv o Ci n ig u i ,Be ig 1 0 8 in 0 0 4,Chn ; j ia
3 湖 南 大 学 土 木 工 程学 院 , 南 长 沙 . 湖 408 ) 10 2
204 ; 00 1
摘 要 : 针对 高层 建筑结 构分析计 算 中专 业设计 软 件在 大震 作 用 下结 构 弹塑性 分析 方
面存在 的缺 陷, 以北京 某双塔 高层钢 结构为例 , 用 大型通 用有 限元软 件 A Y 运 NS S建立 了结 构三 维模 型 , 进行 了结构 的动 力特性 和模 态分 析 , 并采 用振 型 分解反 应 谱 和弹 性/ 弹塑 性 时
lr e s ae g n rlp r o es fwa e AN S o c e t 一 me so a i ieee ntmo est o ac mpr h n ie a g —c l e e a— u p s t r o YS t r a e 3 di n in lfn t lme d l o d o e e sv a ay i ft e d na cb h v o n es c p o riso hss e lsr c u e,wh c ncud d mo a n l ss e n l sso h y mi e a i ra d s imi r pe te ft i t e tu t r ih i l e d la a y i,r — s o s pe t u a ay i ,ea tc a d ea t — ls i i — it r n l ss p n es c r m n l ss l si n lso p a tc tme hs o y a ay i.Th tu t r lr s on e o hi wo e sr c u a e p s f t s t — t we g rs te u l n sun e h es cl a a e n a ay e o rhih—ies e lb i g d rt es imi o d h sb e n l z d.By c mp rn h i ieee n n l ss di o a i g t e fnt lme ta ay i rs ls tc n b o c u d t a h e e a — u p s i ieee nts fwa e c n a ay ea d c l ua e t es imi e ut ,i a e c n lde h tt eg n r lp r efn t lme t r a n lz n a c l t h es c o o b h viro i h rs t e tu t r sv r l;t e whil s fe to wo t we gh rs t e tucu e n e e a o fh g — ie s e ls r c u e e y wel h p a h e f c ft —o rhi —ies e lsr t r s u d r s imi o d i in fc nt n ti e io st c e s h e d l a ft es r c ur o n o t kes e ilc n— es cla ssg iia ,a d i sd r u o de r a et ed s a o d o h tu t e t p a d t a p ca o
文章 编 号 : 0 0 2 7 (0 7 1 — 0 00 1 0 —4 2 2 0 ) 00 1 —5
双 塔 高 层 钢 结 构 抗 震 性 能 的 有 限 元 分 析
王元 清”, 黄 怡 石 永 久 舒 兴 平 , ,
( . 华 大 学 土 木 工 程 系 , 京 10 8 ;2 上 海 建 筑设 计 研 究 院 有 限 公 司 , 海 1清 北 004 . 上
2.Sh n h i n t u e o c i cu a e i n & Re e r h C a g a si t f I t Ar h t t r l sg e D s a c o.L d。 h n h i 2 0 4 。 i a t S a g a 0 0 1 Chn ;
3.C lg fC vl n ie r g。Hu a iv o l eo iiE gn ei e n n n Un 。Ch n s a Hu a 4 0 8 a gh , n n 1 0 2,Chn ia) Ab t a t Be a s ha h lso pa tcc lu a in a d a ay i a a iy o h o e so a tucur l e in s r c : c u e t tt e ea t — lsi a c lto n n lssc p ct ft epr f s in l r t a sg s d s fwa e f rt e sr c u a e a o fhi —ieb id n su d rs v r a t q a e sn te ou h,t i p rt k— o t r o h tu t r l h viro gh rs u l i g n e e e ee rh u k si o n g b h spa e a
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