“糖葫芦串”模型也称之为层间剪切模型,可能对不少的朋友来讲并不陌生,他是建筑结构抗震计算最重要的理论基础,简化示意图如下:
对于一般的多高层房屋来讲,我们在采用多自由度模型计算时,一般每层楼面及屋面可作为一个质点,而楼面与楼面(或屋面)之间墙、柱的质量则分别向上、向下集结到楼面及屋面质点处,很多时候楼面假定面内刚性,这就形成了层间剪切模型,也即经常所说的“糖葫芦串”模型。
那么我们如何采用ANSYS来模拟“糖葫芦串”模型呢?
这里我们要用到两个单元,一个是连接质量点之间的单元,这里可以用梁单元,也可以用弹簧单元,水哥个人喜欢用弹簧单元combin14;第二个单元便是质量单元mass21。
在具体建模过程中,需要注意三个方面:
一、分析类型为平面2D,因此质量单元关键项应设置为不考虑转动惯量的2D质量。
二、弹簧单元个人建议使用combin14,单元关键项应设置为单方向。
三、由于仅仅考虑单方向,因此节点另一个方向的自由度需要约束。
下面以书中例题为例,简要演示具体过程。例题来源于《建筑结构抗震设计》(第二版)李国强 李杰 苏小卒编著,中国建筑工业出版社 。
题目如下:
ANSYS命令流如下:
finish
/clear
/prep7
m1=2$m2=1.5$m3=1
k1=1.8e3$k2=1.2e3$k3=0.6e3
r,1,m1$r,2,m2$r,3,m3
r,4,k1$r,5,k2$r,6,k3
!====================
et,1,combin14,,1
et,2,mass21,,,4
!=================
n,1,0$n,2,0,5000
n,3,0,9000$n,4,0,13000
!===============
type,1
real,4
e,1,2
real,5
e,2,3
real,6
e,3,4
!==============
type,2
real,1
e,2
real,2
e,3
real,3
e,4
!=============
/solu
d,1,all
d,all,uy
antype,2
modopt,lanb,3
mxpand,3,,,yes
solve
/post1
set,list
采用上述命令流求得的结构固有频率为:
因而结构圆频率为:
w1=2*3.14*2.3112=14.143
w2=2*3.14*31.0319
w3=2*3.14*7.3370=46.0764
结构理论求解如下:
ANSYS结构振型如下(未归一化)
对比两者可知,采用文中所述方法可以很好的在ANSYS中实现“糖葫芦串”模型。
祝好
ANSYS结构院
2017.12.22
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