結構地震的案例
利用HyperWorks進行地震區混凝土殼體結構設計
行業：高校/科研，建筑行業
挑戰：結構優化設計能安全地應用于 地震地區的結構設計
Altair 解決方案：在地震作用下殼體結構的研究
優點：預測結構行為 、了解結構與地震的響應關系、降低應力集中
項目介紹
美國普林斯頓大學的構形實驗室是一個專注于研究結構的曲線外形的研究 小組，研究外形的最佳的力學分布以獲得最優的結構強度。研究的成果顯示這 些結構可以非常薄，從而降低成本和二氧化碳排放，同時滿足一定的審美要求。
構形實驗室主任 Sigrid Adriaenssens 博士是專門研究結構表面形狀的結 構工程師，她是美國普林斯頓大學土木與環境工程系的助理教授，Adriaenssens 擁有巴斯大學、英國輕型結構博士學位，并曾擔任倫敦 Jane Wernick Associates 和比利時布魯塞爾 Ney + Partners 的項目工程師，她撰寫了 2 本書 和 40 多篇行業論文，她是 IASS Working Group 5 的聯合主席，是 International Journal of Space Structures 合作編輯。她目前的研究領域包括被動、主動和 自適應結構。Tim Michiels 是普林斯頓大學的構形實驗室在讀的博士生，他的 研究方向是殼結構在地震等自然災害的影響下的行為。他還進一步研究采用可 持續的材料，如夯實土和磚，設計彈性殼結構的方法。Tim 獲得了魯汶大學 (比 利時) 土木工程的學士和碩士學位，還獲得雷蒙德勒麥爾國際保護中心的碩士 學位。來到普林斯頓之前，Tim 就職于 Getty Conservation Institute，研究如何 在地震時保護歷史土樓，曾參與在摩洛哥和秘魯的古建筑保護項目。
展開 大跨度鋼結構地震過程仿真分析
大跨度鋼結構地震過程仿真分析
近期，人們被日本九州地震和南美厄瓜多爾地震給震怕了，有人調侃“地球進入振動模式”，實際上從長期來看，世界范圍內的地震出現頻率和級別并無異常。在我們的科技水平還無法準確預測地震的時候，防震救災工作就顯得很重要，例如建筑設備的抗震能力能否抵抗住某次大級別地震，關系到人們生命安全問題。
以某個大跨度鋼結構為例，介紹一下CAE方法在地震分析中的應用。
地震分析方法一般分為底部剪力法、反應譜法和時程分析法。CAE領域常用反應譜法或時程分析法，時程分析法采用的載荷是某次具體的地震波，反應譜法是多個地震波的統計結果，由時域轉換成頻域而來，從計算的經濟性和通用性考慮，最常采用的是反應譜法。
地震波反應譜
學過力學的朋友都知道，地震波分為橫波和縱波，由于縱波的傳輸速度比橫波快，從振源首先到達地表，因此震中地區的人們首先感到的是上下震動，然后是橫向振動，豎向地震的加速度值比橫向要小，國標規定取橫向數值的65%，因此對地面設備造成最大破壞的是橫波的剪切作用。CAE分析過程也分為豎向地震和橫向地震。
在abaqus中采用反應譜法進行地震分析，需要先提取結構的頻率，然后再進行反應譜分析，同時輸入定義好的反應譜和阻尼，反應譜可以是加速度譜、位移譜、速度譜等內容：
提交計算后就可以得到結構在地震作用下的響應：
今年7月28日是家鄉唐山抗震40周年紀念日，在技術落后的年代，自然災害帶來的后果是慘痛的。
文章轉載自微信公眾號：SmartFEA
旨在分享知識，若侵即刪
展開 ABAQUS框架-土體結構地震作用時程分析（包含上部框架結構定義、柱下獨立基礎、土體模型） ￥20
l1357vl5uep.mp4
本模型計算框架結構在地震作用下的時程分析，模型建立了框架上部框架結構包括梁、板、柱，柱下獨立基礎以及一定范圍內的土體（定于無限元），包含了結構-土體，即SSI模型，地震作用添加的是Elcentro波，通過該模型，可以學會簡單SSI（structure -soil interaction）模型的定義，地震作用的添加以及無限元的定義。通過學習該模型可類比分析地下結構地層模型的地震作用時程分析，比如地鐵，地下通道，綜合管廊等。
TIM截圖20190218113315.png
展開 【CAE案例】結構仿真對層壓木質結構的地震響應進行自動化非線性建模中的應用
01 研究背景
本次研究對象木質結構，這種傳統材料其實有著顯著的各向異性。使用木頭制作的交叉層壓板（圖2），即CLT板同樣具有各向異性。CLT板材在兩個主方向上有不同的抗彎剛度和平面穩定性，在墻面和地板的建造中都有使用。
圖1 木材的各向異性
圖2 CLT板的結構
木質結構在地震的整體表現主要由接觸和離散的連接結構決定。連接結構對壓縮沒有反力，但對拉力或剪力有尖銳的響應，并且板與板之間的接觸是單邊的。
圖3 地震對結構的作用方式
02 自動化建模方法
藍色：墻面
黃色：墻間接觸面
綠色：墻地板接觸面
暗紅：地板面
鮮紅：角支架（只有抗剪剛度的K_T_D_L 彈簧）
黑色：WC/WFC/FC（有抗剪剛度和軸向剛度的K_T_D_L 彈簧）
紫色：拉力構件（只有軸向剛度的K_T_D_L 彈簧）
圖5 拉力構件的力學響應
圖6 網格
模型一共有449個面（61個CLT板），204個有接觸和摩擦的邊緣，1543個離散元件代表9種連接構件，211個板件連接。所有的組和連接區域都是自動生成的。
03 計算結果
線性模型
無摩擦接觸
非線性模型
有接觸摩擦，μ=0.2
非線性模型
有接觸摩擦，μ=0.2
低加速度時的兩種建模的差別
（左）直接連接，（右）有接觸和摩擦
（左）時變場驗證，（右） 累計場驗證
04 結論與展望
檢驗的應力場包括：
1. 板子的軸向（壓或拉）力與扭矩結合產生的板在縱向的應力；
2. 垂直于板的剪切力產生的縱向剪切應力；
3.
展開 
Abaqus模擬 | 響應譜法求解結構地震響應
響應譜分析是一種頻域分析法，本質上可以看作為結構各階模態的一種線性疊加，必須是要基于模態分析的結果。
它表示的是結構受迫振動的振幅和激勵力頻率之間的關系，當然，這里的激勵力不一定是按照力的形式，也包含位移、速度、加速度的形式，通常我們采用加速度多一些，最后可確定在地震作用下結構的最大振幅，及對應頻率。
響應譜分析不能反應結構地震響應的全過程；僅限于彈性階段，不能給出各構件進入彈塑性變形階段的內力和變形狀態，無法找出結構的薄弱環節；主要適用于規則結構，不適用于不規則結構。
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展開 ANSYS地震時程分析如何考慮結構自重的影響
很多朋友在用ANSYS做地震時程分析時，一直苦于如何在地震時程分析中考慮結構的恒載。
目前兩種比較典型的錯誤做法是：
一、先做靜力恒載工況分析，打開預應力pstres開關；然后轉到時程分析
結果：該做法結構恒載對后續時程分析毫無作用，結構時程分析的初始狀態依然是0。
二、直接將重力加速度加在地震波上，例如，acel,9.8+aceq(i)
結果：該做法相當于將重力加速度帶入了積分，相當于放大了地震波。
正確做法：在地震時程計算前，通過關閉與打開時間積分效應，來模擬結構恒載對地震時程分析的影響，一個典型的考慮結構恒載的地震時程分析步驟如下：
/solu
antype,trans
trnopt,full
timint,off !關閉時間積分效應
time,1e-6 !設置極小的時間荷載步
acel,,9.8 !施加重力加速度
solve !恒載求解
kbc,1 !階躍荷載
timint,on !打開時間積分效應
!==========
!讀取地震波
!==========
alphad,a
betad,b !阻尼定義
nsubst,1 !子步數定義
*do,i,1,N
time,0.02*i !時間點
acel,,aceq(i)
solve
*enddo
!========
save
展開 如何抵御地震、風雪災害及偶然作用？烏魯木齊國際機場北航站區結構定制方案來解答
地震災害是地球上最嚴重的災害之一。地處印度板塊與歐亞板塊間相互頂撞最吃勁的新疆地區，天山山體被強烈抬升，地質構造運動劇烈、復雜，能量積累快，因而地震也多。
新疆地區最近五年內震級大于4級的地震分布
近年來，我國連年發生嚴重風雪自然災害而引起結構的破壞甚至倒塌事故，造成了巨大的經濟損失和人員傷亡。新疆地處我國西北，風雪荷載大，風雪災害多。
自然災害造成的建筑損壞
新建的烏魯木齊國際機場北航站區工程體量龐大、功能復雜，其政治經濟方面影響力大；航站樓為大跨度鋼結構對風雪荷載敏感；機場人員密集。本項目作為連接亞歐、面向中西亞的國際航空樞紐，一旦受到地震災害、自然災害或偶然荷載破壞，影響全線路運營。那么，有什么防護手段和應急措施，來保障交通樞紐的安全運營以及在緊急狀況下最大限度的保障旅客生命財產的安全呢？
隔震設計 地動樓靜
采用隔震技術可以隔離地震能量向上部結構輸入，顯著降低上部結構的地震響應，從而可以有效地保護結構免遭地震破壞。有了隔震支座，任你地動山搖，我自巋然不動！
地震時一般建筑物，“以剛制剛”
地震時采取隔震技術的建筑物，“以柔克剛”
基底隔震，減少填方
本工程場地比較特殊，航站樓用地范圍須進行回填，回填厚度大，最大填方高度約25m，平均填方高度約14m。采用基底隔震，增加的隔震層減少了土方回填量。
展開 【CAE案例】鋼筋混凝土結構的非線性地震分析的建模和實驗驗證
01 案例背景
為了滿足評估地震載荷對土木工程性能影響的需求，SEPTEN與EDF研發部門合作，開展了一項關于模擬鋼筋混凝土結構的研究與開發計劃。該項目的重要貢獻是開發了交替循環載荷下的兩種鋼筋混凝土模型：2D各向異性的Nada?_B模型，與3D各向同性Endo_Isot_Béton模型。
目前這些模型需要進行深入的驗證工作，除了驗證模型之外，這項工作也必須規定模型的使用規則，使得結果更具可靠性。本次驗證工作基于鋼筋混凝土結構在地震載荷下的實驗，給出了使用Nada?_B模型模擬Camus 3實驗與用Endo_Isot_Béton模型模擬樓板實驗的結果。
02 仿真過程
Camus 3模型是一個與實際建筑比例為1：3的建筑模型。如下圖所示，它是由兩個無開口承重墻組成，由6層樓板連接而成，他們被錨定在振動臺上?；炷恋牧W特性是通過在一個F160*320mm的模型試件上進行相關實驗確定的。
圖1 Camus 3模型
施加的地震載荷有兩種，左圖是從PS92規則中Nice S1頻譜中推導出來的人工加速度圖，并將其歸一化為0.25g。右圖是Meledy Ranch的自然地震信號，相較于前者，后者的信號頻率更高，強度更強，持續時間更短。
圖2 Nice S1加速度時序譜與Meledy Ranch加速度時序譜
施加的應力是水平的，與樓板平行。如下圖所示，模型采用局部雙軸方法建模。采用雙線性位移插值的四節點（四高斯點）薄膜單元來表示帆、梁、板、臺架接觸層和振動臺。附加質量由相同類型的有限元建模，以考慮旋轉慣性。
平臺有四個支座，每個支座的剛度采用通過混凝土塊進行的試驗預估的剛度。采用雙節點桿式構件表示垂直向和水平向的鋼筋。模型中沒有顯示橫向鋼筋，假定鋼筋與混凝土完美粘結。
展開 框架結構 剪力墻結構 ABAQUS水平地震力計。算 ,push over ，動力時程計算 ，反應譜
框架結構 剪力墻結構 ABAQUS水平地震力計。算 ,push over ，動力時程計算 ，反應譜(二維建模，三維建模)
EDF開源CAE | Code_Aster 對層壓木質結構的地震響應進行自動化非線性建模中的應用
01
研究背景
本次研究對象木質結構，這種傳統材料其實有著顯著的各向異性。使用木頭制作的交叉層壓板（圖2），即CLT板同樣具有各向異性。CLT板材在兩個主方向上有不同的抗彎剛度和平面穩定性，在墻面和地板的建造中都有使用。
圖1 木材的各向異性
圖2 CLT板的結構
木質結構在地震的整體表現主要由接觸和離散的連接結構決定。連接結構對壓縮沒有反力，但對拉力或剪力有尖銳的響應，并且板與板之間的接觸是單邊的。
技術鄰周報Q15：ANSA/地震動響應/iSolver/子程序/SaaS/結構抗震/3DCS...
8、加勁肋對單管塔結構抗震性能影響
作者：
1點_3356
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822403
隨著我國信息化進程加快，移動通訊基站建設數量也越來越多，因為單塔筒結構架設方便、適應性強，因此在4G、5G基站建設中此類結構形式被頻繁使用。此類單塔筒結構屬于高聳薄壁結構，其徑厚比可超過100，被稱作大徑厚比結構[1]。此類結構在地震等往復荷載作用下極易發生屈曲破壞，造成倒塌，引起局域網絡中斷。為了保證高聳結構穩定性，通常在塔筒底部設置加勁肋，對于此類結構底部加勁肋的抗震性能，規范《YD 5131-2005 移動通信塔桅設計》中只從構造角度進行了規定，并未對其耗能性能進行說明。本文選取某單塔筒式通訊信號塔為研究對象，如圖1所示。為研究加勁肋設置對于結構抗震性能的影響，選取結構底部10m范圍內的區段為研究對象，鋼材為Q345鋼。
9、以網殼結構為例，淺談從3D3S到ABAQUS及ANSYS的荷載導入
作者：
znz
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822435
3D3S軟件基于AUTOCAD平臺，是一款出色且便捷的結構設計計算軟件，其中的網架網殼生成模塊可通過參數化建模，快速生成各類網架/殼結構，給設計人員提供了很大的便利。
10、仿真應用 | 固定鉸接和可動鉸接對梁撓度的影響
作者：
安世亞太
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822593
梁構件是非常常用的構件形式，梁和基礎的連接方式有固定支座，固定鉸支座，可動鉸支座等。不同支座形式對梁撓度的影響是怎么樣的？
展開 
【JY】建筑結構施加地震波的方法與理論機理
【JY】淺談結構多點激勵之概念機理（上）
【JY】淺談結構多點激勵之分析方法（下）
事實上，結構真正承受的是地震位移，只是地震加速度更容易測試得到，不過即便是施加位移，該方法最終轉換為加速度進行計算分析。
結構地震波作用下的頻率響應模擬 ￥400
本案例仿真了一結構在一側受到低頻振動作用下的頻率響應結果，如圖1所示。
圖1 仿真結果
砌體結構地震作用倒塌開裂數值模擬
兩個簡單的例子，主要模擬地震作用下砌體結構的倒塌或者開裂。說是地震作用，其實是靜力作用，因為地震激勵本身不是這兩個案例研究的對象 和焦點，兩個案例均屬于概念性計算，不必深究具體參數（如幾何尺度、材料參數等）的精確性，但也不會差得太遠。兩個案例均屬于試算性質，目的在于探討一種方法模式的可行性，計算結果大體規律還不算差，因此與大家分享（也鑒于個別論壇網友私下多有疑問，因此算是一并做一個解答參考）
思路說明 ：
1、兩個計算模型（附件壓縮包），一個作墻體開裂分析，一個做墻體坍塌計算（采用隱式方法）
2、墻體開裂模型，鑒于目前并無完整的關于砌體本構模型的數據（也可能是我沒有找到，如有朋友擁有，愿不吝賜享），因此采用了類似的混凝體開裂本構模型，但具體材料參數，如開裂強度、抗壓強度、彈性模量，大致參考相關砌體規范資料.
3、墻體坍塌模型，采用了adina雙線形彈塑性模型（具有斷裂特征），斷裂點根據規范參數計算。
4、若干個關于復雜非線性計算收斂的控制參數，模型中一并設置完好，供參考，為防止信息丟失，模型為idb格式，8.4.2版本，共4個壓縮包。
最后說明：這兩個案例僅為大家提供思路之用，如果從學術角度或者技術角度審視，歡迎私下交流。
磚墻崩塌
磚墻裂縫.
磚墻倒塌模擬動畫
磚墻裂縫發展動畫
計算模型
計算模型.part01.rar
計算模型.part02.rar
計算模型.part03.rar
計算模型.part04.rar
展開 框架結構地震時程分析
框架結構地震時程分析
