“糖葫蘆串”模型在ANSYS中的實現方法
"糖葫蘆串"模型也稱之為層間剪切模型,可能對不少的朋友來講并不陌生,他是建筑結構抗震計算最重要的理論基礎,簡化示意圖如下:

對于一般的多高層房屋來講,我們在采用多自由度模型計算時,一般每層樓面及屋面可作為一個質點,而樓面與樓面(或屋面)之間墻、柱的質量則分別向上、向下集結到樓面及屋面質點處,很多時候樓面假定面內剛性,這就形成了層間剪切模型,也即經常所說的“糖葫蘆串”模型。
那么我們如何采用ANSYS來模擬“糖葫蘆串”模型呢?
這里我們要用到兩個單元,一個是連接質量點之間的單元,這里可以用梁單元,也可以用彈簧單元,水哥個人喜歡用彈簧單元combin14;第二個單元便是質量單元mass21。
在具體建模過程中,需要注意三個方面:
一、分析類型為平面2D,因此質量單元關鍵項應設置為不考慮轉動慣量的2D質量。
二、彈簧單元個人建議使用combin14,單元關鍵項應設置為單方向。
三、由于僅僅考慮單方向,因此節點另一個方向的自由度需要約束。
下面以書中例題為例,簡要演示具體過程。例題來源于《建筑結構抗震設計》(第二版)李國強 李杰 蘇小卒編著,中國建筑工業出版社 。
題目如下:
.jpg)
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結構固有頻率為:
.jpg)
因而結構圓頻率為:
w1=2*3.14*2.3112=14.143
w2=2*3.14*31.0319
w3=2*3.14*7.3370=46.0764
結構理論求解如下:
.jpg)
.jpg)
.jpg)
ANSYS結構振型如下(未歸一化)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
對比兩者可知,采用文中所述方法可以很好的在ANSYS中實現“糖葫蘆串”模型。
祝好
2017.12.22
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