SeismoStruct简单框架算例

SeismoSoft

最近在做弹塑性分析程序验证工作缺少点例子,于是到处搜寻一下,发现一个比较好的框架小模型(摘自OpenSees实例教程),于是用来分析分析。框架结构共七层,层高为3m,材料采用C35混凝土材料和HRB400钢筋。框架尺寸如下图所示:

SimpleFrame

根据材料模型的取值,在SeismoStruct中设置材料属性如下图所示:

钢材属性

钢材属性stl_bl

混凝土属性

混凝土属性con_ma

由于只建立了框架模型,因此需要将结构体系上的荷载进行转换,如果采用荷载方式转换进行施加,则在进行模态分析时将不能考虑这些荷载的作用,而实际结构由于恒载和活载的作用,模态频率会有变化。因此这里进行密度折算,将结构体系的恒载和活载计算之后折算为梁的密度。

在SeismoStruct中可以不用换算密度直接增加质量来完成这一点(等效为5000kg/m^3的密度):

折算质量

折算质量

单元则采用基于位移的非线性梁柱单元进行建模:

结构模型

结构模型

模型建立过程中首先建立第一层的梁柱,之后先复制节点,在复制单元,熟练使用Incrementation可以加快建模速度。

模型建立完成之后先进行单元细分,基于位移的非线性梁柱单元在细分之后可以得到较为准确的结果,本文采用细分五个单元:

单元细分

单元细分

细分完成之后,施加底部固定约束,这个比较简单直接忽略。下面进行模态计算,模态计算的目的是为了计算结构的阻尼,以便于进行下一步的时程分析,选择左上角的的Eigenvalue analysis之后直接run即可得到结构的模态计算结果:

模态计算结果

模态计算结果

这里可以直接得到结构的模态频率,前两个模态的频率将用于计算结构的阻尼计算,阻尼的设置在单元类型中设置,如下图所示:

阻尼设置

阻尼设置

此处采用了瑞雷阻尼,阻尼比设定为0.05%,周期选择了之前模态分析的结果。

在设定阻尼后就可以施加地震波了。切换到Dynamic time-history analysis分析中。地震波直接选用了原配的GM1X地震波文件,波形如下图所示:

地震波

地震波

地震波输入之后,设置分析的时间:

分析时间

分析时间

地震波持续时间为40s,这里为了缩短分析时间,分析了20秒。下面施加地震加速度,在SeismoStruct中重力在设置中可以自动施加,荷载的施加只需要施加加速度,加速度调幅为大震的220gal,且加速度设置在结构的底部,如下图所示:

加速度施加

加速度施加

设置完成之后可以分析即可,分析之前会提示预计分析文件大小,直接接受,经过半小时的分析,可以提取结构顶部的动力时程:

 

顶部位移

顶部位移

从位移可以看出结构发生了较大的变形,达到了100mm。

模型文件如下:点击下载

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