基于ansys的框架结构地震荷载分析.ppt

基于ANSYS的框架结构地震荷载分析
绪论
高层建筑体系的发展
钢筋混凝土有限元分析
高层建筑结构的分析软件
有限单元法理论
结构计算方法的发展
本论文主要内容
一、高层建筑发展概况
1:工业革命后建筑技术成就
 18世纪末至19世纪末,欧洲和美国的工业革命带来了生产力的发展与经济的繁荣。这时期,城市化发展迅速,城市人口高速增长。钢结构的发展和电梯的出现则促成了多层建筑的大量建造。
2:高层建筑发源地--芝加哥
1880年后的十余年间,芝加哥取得高层建筑发展史上的辉煌成就。与此同时,美国其它城市由于受1873年起持续多年经济萧条的影响而无重大建设。大量的建筑设计任务吸引了一批有才华的建筑工程师(也是建筑师)聚集到芝加哥,如: 
·詹尼 (设计第一栋高层建筑--家庭生命保险公司大楼) 
·布思海姆 (设计信托大楼一第一个采用大面积玻璃外墙) 
·鲁特 (设计蒙纳诺克大楼--世界最高砖结构建筑) 
·沙里文 (高层建筑之父)
§ 高层建筑体系的发展
二、高层建筑特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。
能够提供更多的空闲地面,有利于美化环境,并带来更充足的日照、采光和通风效果。
可以缩小城市的平面规模,缩短城市道路和各种公共管线的长度,从而节省城市建设与管理的投资。
提高造价及运行成本,防火要求较高。
对于侧向荷载作用设计较为复杂。
§ 高层建筑体系的发展
一、钢筋混凝土有限元分析的意义
钢筋混凝土结构是现代工程建设中,应用最广泛的结构之一。长期以来,钢筋混凝土结构的分析主要依靠试验和经验公式,而且主要是针对杆件结构。对于复杂的混凝土结构主要采用模型试验,或弹性理论进行分析,对某些结构则用极限平衡理论球的其极限承载能力。
二、主要用途
用于重大结构,如核电站的安全壳、海上采油平台、大型水利工程结构的静力分析,尤其是动力分析,具有极其重要的意义。既可以检验设计,又可以优化设计;既具有经济价值,又具有研究价值。
用于结构或构件的全过程分析,对结构或构件的性能及其实际的极限荷载有更深入、正确的了解,能揭示出结构的薄弱环节,能对其可靠性做出正确的评价。
辅助试验进行参数设计。
§ 钢筋混凝土有限元分析
钢筋混凝土有限元分析的现状
1 结构形状、尺寸和边界条件,以及所用材料的强度等级和主要配筋量等应预先设定;
2 材料的性能指标宜取平均值;
3 材料的、截面的、构件的或各种计算单元的非线性本构关系宜通过试验测定;也可采用经过验证的数学模型,其参数值应经过标定或有可靠的的依据。混凝土的单轴应力-应变关系、多轴强度和破坏准则也可按附录C采用;
4 计入结构的几何非线性对作用效应的不利影响;
5 承载能力极限状态计算时应取作用效应的基本组合,并应根据结构构件的受力特点和破坏形态作相应的修正;正常使用极限状态验算时可取作用效应的标准组合和准永久组合。
§ 钢筋混凝土有限元分析
一、高层建筑结构的通用软件
SAP程序系统
ADINA程序
FEM程序
二、高层建筑结构分析的专用软件
STABS软件系列
TBSA程序系统
SATWE软件
三、本文应用软件ANSYS特点
适用范围广泛
对于土木工程领域,几乎所有的结构和荷载工况都
可以用来建模和分析并进行大规模的计算。
§ 高层建筑结构的分析软件
功能齐全
建模方法简便
ANSYS软件主要有三种建模方法:实体建模法、直
接生成法和利用CAD系统创建模型。
结构开放
ANSYS通过模块与CAD等系统直接相连,模块使用
均采用人机对话方式,使用方便。
图形功能强大
算法先进
针对不同有限元模型的大小和特点,ANSYS软件提
供不同的解方程方法,以供使用者选择。
§ 高层建筑结构的分析软件
有限单元是随电子计算机应用的日益普及和数值分析技术日益发展而迅速发展的一种新颖有效的数值方法。它在50年代起源于飞机结构的矩阵分析,60年代开始被推广用来分析弹性力学平面问题。由于它所依据的理论的普遍性,因此,很快就广泛应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续问题。目前已在各个工程技术领域中得到了十分广泛的应用。
基本思路和解题步骤:
(1)建立积分方程(2)区域单元剖分
(3)确定单元基函数(4)单元分析
(5)总体合成(6)边界条件的处理
(7)解有限元方程
§ 有限单元法理论
有限元法的发展概况
20世纪50年代,飞机设计师们发现无法用传统的力学方法分析飞机的应力、应变等问题。波音公司的一个技术小组,首先将连续体的机翼离散为三角形板块的集