最新基于ANSYS的框架结构风荷载分析..课件PPT.ppt

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1、基于ANSYS的框架结构风荷载分析..绪论高层建筑体系的发展结构计算方法的发展高层建筑结构的分析软件有限单元法理论钢筋混凝土有限元分析本论文主要内容一、高层建筑发展概况我国高层建筑的发展与国外类似，经过一段从低到高，从单一到复杂的发展阶段。1977年广州白云宾馆的建造，使我国高层建筑的高度突破了100m（33层），此后广州花园酒店、北京饭店、南京金陵饭店以及广州白天鹅宾馆等相继出现。深圳、珠海特区的建设，从一开始就给人们以全新的概念和面貌，高层建筑在这些新兴城市几乎成了主调，深圳国贸中心大厦的建设（50层、160m

2、）是它的代表作。直到现今，世界各地高层，超高层层出不穷，例如：中国台北101大楼，2004年建成，共101层，楼高509米。马来西亚吉隆坡双子塔，高452米，88层，1998年完工，是目前世界上最高的双子楼。§1.1高层建筑体系发展4.筒体结构体系剪力墙在平面内围合成箱形，形成一个竖向布置的空间刚度很大的薄壁筒体；也可加密框架的柱距，并加强梁的刚度，形成空间整体受力的框筒等，从而形成具有很好的抗风和抗震性能的筒体结构体系，如图1.4所示。图1.4筒体结构体系§1.1高层建筑体系发展一、手工计算框架结构体系、剪力墙结

3、构体系、框剪结构体系均有不同的计算方法。二、矩阵位移法包括协同工作分、空间结构分析两种。三、弹力方法解微分方程解析解方法方程和半解析解法方程两种。四、多种单元组合的有限单元法基本原理：将高层建筑结构离散弹性力学的平面单元、墙、板元和杆元的组合结构，组成未知数更多的大型方程求解，从而得到更细致更精确的应力分布。§1.2结构计算方法的发展一、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

4、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。§1.3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。§1.3高层建筑结构的分析软件有限元法是随着电子计算机的发展而发展起来的一种有效的数值方法，它的创立和应用在工程分

5、析中具有重要的意义。在国外，有限元法在}o年代中起源于航空工程中飞机结构的矩阵分析，60年代初，许多数学和力学工作者参加了有限元法的研究，搞清了它的理论基础，使有限元法得到了很大的发展，被推广用来求解弹性力学的平面应力问题。在我国，60年代初，著名数学家冯康教授和他的研究组提出了一种以变分原理为基础的三角形剖分的近似法，为偏微分方程求得了近似解，并在严密的数学基础上证明了它的收敛性、稳定性和误差估计。这个方法就是人们熟知的有限元法。有限元法的出现，是数值分析方法研究领域内重大突破性的进展，从结构分析发展到非结构分析

6、，从静力计算到动力计算，从弹性问题到弹塑性问题，几乎在所有的连续介质和场问题中都得到了应用。§1.4有限单元法理论一、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求的其极限承载能力。二、主要用途用于重大结构，如核电站的安全壳、海上采油平台等。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

7、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。§1.5钢筋混凝土有限元分析Beam4单元特点：1.两单元长度和横截面积均不能为零。如果没有大的剪切变形，它的惯性矩可以为零。2.在梁单元中，对于惯性矩的计算，横截面可以是任意形状。但是，应力计算时取界面低端到中性轴的距离为相对应的界面高度的一半。单元高度仅仅在弯曲计算和热应力分析时才会使用3.温度梯度在高度方向和长度方向一般都认为是线性的4.如果刚度矩阵一致，注意比例，因为这是计算单元应力的依

8、据，如果人为地放大或缩小了横截面属性，应力计算和相应的应力强化矩阵都将是错误的。5.在回转仪模型分析中，改变初始位移值对计算影响很大，会导致真实或虚构特征值存在潜在的错误。6.该单元不能采用阻尼材料特性。7.只允许使用应力强化和大变形这两个非线性特性。§1.6本论文的主要内容§1.6本论文的主要内容Shell63单元特点：1.壳单元的面积不能为零。2.不允许